水氮互作对不同基因型小麦HMW-GS含量及GMP粒度分布影响

 摘要：【目的】小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）的组成类型及含量与谷蛋白颗粒的分子大小密切相关,是衡量小麦品质优劣的重要性状之一,也是面粉加工品质的主要评价指标。本试验研究了水氮互作对不同基因型小麦品种的单个HMW-GS的相对含量、HMW-GS的总量及GMP粒度分布的影响。【方法】通过反相高效液相色谱（RP-HPLC）和激光衍射粒度分析仪分别对小麦籽粒中的HMW-GS和GMP粒度进行了定量分析。【结果】研究表明,灌水增氮条件促进强筋小麦GC8901、中筋小麦TS23的HMW-GS、LMW-GS的积累及GMP中大粒径颗粒所占百分比的提高,且GMP含量相应提高;相同处理抑制了弱筋小麦SN1391的HMW-GS、LMW-GS的积累,但促进GMP中的大粒径颗粒的形成。与灌水条件相比,干旱增氮条件下,SN1391籽粒中的HMW-GS、LMW-GS含量上升,GMP中的大粒径颗粒所占的比例显著提高。【结论】灌水与增施氮肥互作对GC8901和TS23 GMP中的大粒径颗粒的形成有促进作用,而干旱与增施氮肥能够提高SN1391的大粒径颗粒的粒度分布。     

外源ABA和GA对小麦籽粒HMW-GS含量及GMP粒度分布的影响

在小麦籽粒灌浆初期,通过喷施外源脱落酸(ABA)或赤霉素(GA),探讨外源ABA或GA对籽粒蛋白质、高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)表达量及谷蛋白大聚合体(GMP)粒度分布的影响,为激素调控小麦籽粒品质提供理论依据。结果表明,灌浆初期喷施ABA均能显著提高籽粒蛋白、HMW-GS含量;喷施GA对籽粒蛋白含量无显著影响,但能显著降低籽粒HMW-GS含量;外源ABA或GA均能改变籽粒中GMP粒度的分布,其中喷施ABA降低了小粒径(d12μm)GMP颗粒体积和表面积比重,提高了大粒径(d≥12μm)GMP颗粒体积和表面积比重,而GA处理结果恰好相反;且2个处理均对GMP颗粒数量比重无显著影响。     

喷施ABA对小麦籽粒谷蛋白组分含量及GMP粒度分布的影响

【目的】探讨喷施外源激素ABA引起小麦籽粒谷蛋白组分及谷蛋白大聚合体(glutenin macro-polymer,GMP)粒度分布的变化,为激素调控改善小麦籽粒品质提供理论依据。【方法】以冬小麦品种山农8355和山农15为试验材料,通过大田试验研究喷施外源ABA对小麦籽粒谷蛋白组分含量及GMP粒度分布的影响。【结果】在孕穗末期和籽粒形成期喷施ABA(浓度12 mg.kg-1,用量45 mL.m-2)均能提高籽粒粗蛋白及谷蛋白含量,同时,籽粒中高、低分子量不溶性谷蛋白含量均有所增加。特别是在孕穗期喷施ABA,山农8355和山农15两品种籽粒中高、低分子量不溶性谷蛋白含量与对照相比均达到显著水平,但喷施ABA对籽粒中可溶性谷蛋白含量影响相对较小。不论是孕穗期还是籽粒形成期喷施ABA均能增加GMP含量与产量,并改变籽粒中GMP的粒度分布,尤其是对其体积及表面积分布影响相对较大。相关分析表明,高、低分子量不溶性谷蛋白、GMP含量及GMP/Pr.比值均与GMP小颗粒(d15 um)粒度分布呈现负相关,与大颗粒(d≥15 um)粒度分布的关系呈正相关。【结论】喷施外源ABA可以改变籽粒中谷蛋白组分及GMP粒度分布,从而影响小麦籽粒品质。     

喷施ABA对小麦籽粒谷蛋白组分含量及GMP粒度分布的影响#br#

【目的】探讨喷施外源激素ABA引起小麦籽粒谷蛋白组分及谷蛋白大聚合体(glutenin macro-polymer, GMP)粒度分布的变化,为激素调控改善小麦籽粒品质提供理论依据。【方法】以冬小麦品种山农8355和山农15为试验材料,通过大田试验研究喷施外源ABA对小麦籽粒谷蛋白组分含量及GMP粒度分布的影响。【结果】在孕穗末期和籽粒形成期喷施ABA(浓度12 mg&#8226;kg-1,用量45 mL&#8226;m-2)均能提高籽粒粗蛋白及谷蛋白含量,同时,籽粒中高、低分子量不溶性谷蛋白含量均有所增加。特别是在孕穗期喷施ABA,山农8355和山农15两品种籽粒中高、低分子量不溶性谷蛋白含量与对照相比均达到显著水平,但喷施ABA对籽粒中可溶性谷蛋白含量影响相对较小。不论是孕穗期还是籽粒形成期喷施ABA均能增加GMP含量与产量,并改变籽粒中GMP的粒度分布,尤其是对其体积及表面积分布影响相对较大。相关分析表明,高、低分子量不溶性谷蛋白、GMP含量及GMP/Pr.比值均与GMP小颗粒(d<15 um)粒度分布呈现负相关,与大颗粒(d≥15 um)粒度分布的关系呈正相关。【结论】 喷施外源ABA可以改变籽粒中谷蛋白组分及GMP粒度分布,从而影响小麦籽粒品质。     

磷氮配施对小麦籽粒蛋白质组分含量和面团特性的影响

 【目的】试图阐明磷氮配施对小麦籽粒蛋白质品质的影响。【方法】以蛋白质品质差异较大的小麦强筋型品种藁城8901和弱筋型品种山农1391为材料,进行磷氮配施田间试验,测定籽粒蛋白质及其组分含量的动态变化和面团的流变学特性。【结果】藁城8901在施225 kg•ha-1氮肥水平下,与不施磷肥相比,增施磷肥的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白及谷蛋白大聚合体含量提高,吸水率、面团形成时间、稳定时间和评价值增加,公差指数降低。施P2O5 240 kg•ha-1处理较施P2O5 120 kg•ha-1处理的相应效果降低。藁城8901在不施氮肥、山农1391在不施氮肥及施225 kg•ha-1氮肥水平下,随磷肥用量增加清蛋白和球蛋白含量提高,醇溶蛋白、谷蛋白、总蛋白和谷蛋白大聚合体含量降低;吸水率、面团形成时间、稳定时间和评价值下降,公差指数升高。【结论】不同品种在不同供氮水平条件下,增施磷肥时,小麦籽粒蛋白质及其各组分含量、面团流变学特性等变化的趋势不同。对强筋型品种藁城8901,在保证氮肥供应的基础上适量增施磷肥可提高其加工品质;对弱筋型品种山农1391,增加磷肥用量有利于其加工品质的改善。     

氮肥对扬麦13籽粒GMP和蛋白质含量调节效应

以“2＋12”亚基组合小麦品种扬麦13为供试材料,研究了氮素营养对小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）的积累量、谷蛋白大聚合体（GMP）含量及蛋白质含量的调节效应。结果表明：1）氮肥用量和运筹比例不改变小麦品种HMW-GS组成,但可以提高HMW-GS各位点的亚基积累量,提高亚基的总积累量,氮肥用量对小麦籽粒蛋白质的调控可能是通过亚基来发挥效应的;2）随着氮肥用量的增加,小麦籽粒蛋白质HMW-GS积累量、GMP含量、蛋白质及干湿面筋含量增加;3）不同氮肥运筹比例改变籽粒蛋白质HMW-GS积累量,随氮肥后移籽粒GMP含量、蛋白质含量增加。     

拔节至成熟期遮荫对小麦籽粒高分子量麦谷蛋白亚基积累及GMP含量的影响

 【目的】高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）和麦谷蛋白大聚合体（GMP）含量是反映小麦籽粒品质的重要性状,本试验研究拔节到成熟期遮荫对2个含相同HMW-GS亚基类型（7+8、2+12）小麦品种胚乳HMW-GS积累动态和GMP含量的影响。【方法】采用SDS-PAGE电泳和切胶比色的方法,对遮荫条件下小麦籽粒中HMW-GS亚基进行定量分析。【结果】遮荫使HMW-GS的起始形成时间提早,18%和25%重度遮荫处理缩短各亚基和总亚基快速积累期,并降低灌浆后期积累速度,成熟期单粒总HMW-GS积累量低于对照,但成熟期籽粒HMW-GS和GMP含量高于对照。轻度遮荫（10%）延长了籽粒HMW-GS快速积累期,亚基积累量和含量均高于对照。【结论】遮荫处理影响小麦籽粒HMW-GS积累,但其效应与遮荫强度有关。     

不同品种小麦籽粒蛋白质组分及谷蛋白大聚合体的积累规律

选用7个不同的小麦品种,研究了小麦籽粒从灌浆期到成熟期蛋白质组分、谷蛋白大聚合体(GMP)和总蛋白含量的积累变化规律,以及它们彼此之间的关系。结果表明:①籽粒中的清蛋白和球蛋白在灌浆初期的积累较高,以后逐渐下降,一般在灌浆中后期到达一个最低点,到达最低点以后直到灌浆期结束又有所上升;不同品种之间没有明显差异;②籽粒中醇溶蛋白含量在成熟时较灌浆初期都有所下降,具有优质亚基组合的品种醇溶蛋白积累较少,品种间醇溶蛋白积累规律差异较大;③谷蛋白积累量随着灌浆过程逐渐升高,与谷蛋白大聚合体(GMP)含量变化过程一致;④大多数品种GMP含量在成熟期达到最高峰,在花后20 d以前都在较低水平上保持相对稳定的积累量,花后20 d以后,GMP含量随着灌浆过程的进行而逐渐升高;⑤籽粒总蛋白含量在灌浆期间都有一个最低点,其前、后各有一个高峰,前一个高峰主要受清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白积累的影响,而后一个峰值主要是受谷蛋白积累的影响。     

小麦籽粒高、低分子量谷蛋白亚基及其与品质关系的研究

 通过对不同小麦品种高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）的分析表明：HMW-GS的含量及其比例与沉淀值呈正相关，Y型亚基主要起正向作用，而X型亚基主要起负向作用；A组亚基（HMW-GS）与B组亚基（LMW-GS-B）占谷蛋白的比例与沉淀值呈显著正相关，而C组亚基（LMW-GS-C）呈显著负相关，籽粒蛋白质含量的高低主要通过A和C组亚基比例的变化而影响品质。     

优质小麦高分子量谷蛋白亚基积累动态研究

研究了5个优质高产小麦品种的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的积累动态。结果表明:随着小麦籽粒发育,小麦HMW-GS类型逐渐增多,含量也逐渐上升;小麦开花10 d左右便有HMW-GS形成,30~40 d各品种的HMW-GS全部出现;随着小麦籽粒灌浆成熟,HMW-GS亚基含量逐渐上升,在20 d左右开始大量积累,形成积累高峰,积累动态趋势大致有S、N、M 3种类型。     

重庆小麦品种(系)的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析

为了解重庆小麦的品质遗传基础,采用SDS-PAGE技术对重庆小麦推广品种和主要育种亲本共35份材料的HMw-GS组成和变异进行了分析.结果表明:参试材料Glu-1位点具有较为丰富的遗传变异,并检测到14种亚基类型和19种亚基组合类型.Glu-A1位点检测到2种亚基(1,null),其中null占82.86%;Glu-B1位点检测到9种亚基(7+8,7+9,7,22,6+8,14+15,17+18,20,8),其中以7+8,7+9出现的频率最高;Glu-D1位点检测到3种亚基(2+12,5+10,4+12),其中5+10占57.14%;参试材料中检测到与烘烤品质相关的优质亚基.参试材料的品质评分在4～10分之间,平均分为6.49分.在重庆市的7个小麦推广品种中,检测到6种亚基组合类型,品质评分平均为6.86分.     

河北省小麦品种高分子量谷蛋白亚基组成分析

高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)亚基组成是决定小麦加工品质的重要蛋白组分,对小麦品质具有重要影响。本研究利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法分析了148份河北省小麦品种的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成及其历史变化。结果表明:在148份小麦品种中共检测到16种HMW-GS亚基和43种亚基组合。在Glu-A1位点,有3种亚基类型,以null和1亚基为主;Glu-B1位点有7种亚基类型,以"7+9"和"7+8"亚基为主;Glu-D1位点有6种亚基类型,以"2+12"亚基类型为主。在43种亚基组合中,以"null、7+9、2+12"组合为主,其他亚基组合尤其是与品质有关的亚基组合相对较少。从河北省小麦品种HMW-GS的历史演变来看,优质蛋白亚基及其组合虽然近年来有所提高,但仍需进一步加强。     

小麦Glu-3位点基因拷贝数的变异分析

【目的】基因拷贝数变异是一种常见又重要的基因结构变异,往往影响个体表型。低分子量麦谷蛋白（low-molecular-weight glutenin subunit,LMW-GS）是小麦贮藏蛋白的主要组成部分,位于Glu-3位点。小麦作为异源六倍体,其庞大且复杂的基因组结构导致难以利用传统方法检测目的基因的拷贝数,针对小麦基因组,筛选可靠稳定的内参基因和体系,探索适合复杂基因组的拷贝数变异测定技术,测定Glu-3位点LWM-GS基因拷贝数。【方法】以Acc1为内参基因,根据基因序列设计内参引物和探针,通过定性和定量PCR测定内参基因在12个普通小麦品种中的拷贝数,分析该基因拷贝数在不同品种间的稳定性;又以小麦品种篙优2018的5个稀释浓度的基因组DNA为模板,利用qRT-PCR验证Acc1内参系统的重复性和准确性;根据Glu-A3位点LMW-GS基因序列设计特异性引物及探针,利用qRT-PCR和ddPCR 2种方法检测8个小麦品种Glu-A3位点基因拷贝数,比较后选择更优的高通量基因拷贝数检测方法;再根据Glu-B3和Glu-D3位点LMW-GS基因序列设计相应的特异性引物及探针,并利用ddPCR技术检测和分析了231份小麦品种的Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3位点上LMW-GS基因拷贝数。【结果】Acc1在12个普通小麦品种间、同一品种5个DNA稀释浓度间的拷贝数测定结果一致,技术重复间的变异系数仅为0.07%—0.77%,所构建的Acc1内参系统稳定;比较qRT-PCR和ddPCR 2种拷贝数检测方法,8个品种所测的Glu-A3位点拷贝数结果一致,分别为3、5、3、4、3、3、3和3;且ddPCR检测重复间的变异系数为0.30%—1.67%,远低于qRT-PCR的3.14%—12.72%,更加可靠;利用ddPCR对231份普通小麦品种的Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3位点上LMW-GS基因拷贝检测后分析发现,大多数小麦品种在3个位点上的拷贝数为4,所占频率分别为51.95%、32.03%和28.57%,Glu-3位点总拷贝数变异范围为10—21,变异系数为16.12%。【结论】Acc1内参系统具有良好的稳定性和重复性,可以用作小麦Glu-3位点和其他目的基因拷贝数检测的内参;qRT-PCR和ddPCR均可用于小麦基因拷贝数的检测,但后者更稳定、可靠,且操作简单、检测通量高。     

东方小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法,对87份东方小麦(TriticumturanicumJakubz.)的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成检测表明,Glu-A1和Glu-B1分别具有2种和5种不同的亚基类型。在Glu-B1位点上,东方小麦具有其明显的特点,13+16亚基出现频率最高,达60.92%,而这种亚基在普通小麦中属稀有亚基。在Glu-A1位点上,东方小麦与普通小麦、密穗小麦和硬粒小麦相似,null为主要亚基类型。筛选出具有2或7+8优质亚基的材料各9份,其中来自埃塞俄比亚的1份材料CItr14598具有(2,7+8)优质亚基组合,确属品质育种中难得的优异基因资源,可供普通小麦优质育种利用。     

人工合成小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析及新亚基的发现

利用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳技术(SDS-PAGE)对106份人工合成小麦(2n=6x=42,AABBDD)的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成进行了分析。共检测到27种亚基类型,其中Glu-D1位点上的变异类型最为丰富,发现了包含一种未知亚基及新的亚基组合在内的18种不同类型。分析发现:Glu-A1,Glu-B1和Glu-D1三个位点均编码与小麦面包烘烤品质密切相关的优质亚基类型,如2*,7 8,14 15,5 10,5 12亚基。因此,本批材料可能对小麦的品质改良具有重要的应用价值。     

密穗小麦(Triticum compactum)Glu-1位点亚基组成分析

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对来自21个国家的50份密穗小麦Glu-1位点亚基组成进行了鉴定与分析.结果表明,在3个位点共检测到15种不同的亚基类型,21种组合形式.其中,以2*,7 8,2 12和N,7 8,2 12组合为主,各占22%和16%.在各位点等位变异中,Glu-B1位点变异类型最多,共10种,以7 8(42%)、20(20%)和21(12%)为主.Glu-A1和Glu-D1位点各有3种和2种等位变异,分别以N(50%)和2 12(88%)为优势亚基.更为重要的是选出一些具有优质亚基的材料,其中1份材料亚基组合为(1、7 8、5 10),品质评分达到满分(10分)可供小麦遗传改良.     

小麦高分子量谷蛋白亚基的遗传特性研究

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法,在蛋白质水平上对多个亲本及其杂交获得的正反交F1代杂交籽粒进行小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)分析,研究其遗传规律.结果表明:小麦高分子量谷蛋白亚基具有品种特性,表达受遗传控制,不受环境影响;小麦高分子量谷蛋白业基在F1代有些组合呈共显性,有些组合呈倾母性的遗传特性.     

百萨偃麦草高分子量麦谷蛋白亚基的鉴定及其染色体定位

经SDS-PAGE电泳和Western杂交,在百萨偃麦草(Thinopyrum bessarabicum)中鉴定出1个高分子量麦谷蛋白亚基,其电泳迁移率大于"中国春"小麦的1Dy12亚基,本研究命名为1Ebx亚基,其编码基因命名为Glu-1Ebx.对由百萨偃麦草衍生的双二倍体及其1套二体附加系进行SDS-PAGE分析,只有百萨偃麦草、双二倍体和1Eb附加系表达1Ebx亚基,小麦亲本及其它附加系均不表达此亚基.用1对HMW-GS通用引物对上述材料进行扩增时,只有在百萨偃麦草、双二倍体和1Eb染色体附加系的基因组DNA中扩增出分子量大小一致的DNA片段,与SDS-PAGE的定位结果一致.表明1Ebx亚基是由百萨偃麦草1Eb染色体上的HMW-GS基因所编码.     

小麦高分子量谷蛋白亚基的遗传特性研究*

 利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法,在蛋白质水平上对多个亲本及其杂交获得的正反交F₁代杂交籽粒进行小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)分析,研究其遗传规律。结果表明：小麦高分子量谷蛋白亚基具有品种特性,表达受遗传控制, 不受环境影响;小麦高分子量谷蛋白亚基在F₁代有些组合呈共显性,有些组合呈倾母性的遗传特性。