快速准确鉴定小麦1BL/1RS易位系新方法的研究

利用404份高代品系(试验Ⅰ)和175份山东省主栽品种及高代品系(试验Ⅱ),研究了1BL/1RS易位对小麦揉面参数的影响,探讨利用揉面特性鉴定1BL/1RS易位系的方法.结果表明,1BL/1RS易位导致小麦的揉面特性显著变劣,1BL/1RS易位系的揉面时间、峰值带宽及峰后1 min带宽显著低于非1BL/1RS易位系,而衰落角和带宽比(峰值带宽/峰后1 min带宽)显著高于非1BL/1RS易位系.易位系的揉面谱带的主要特征为峰后1 min谱带急剧衰落并变窄,带宽比显著增大.带宽比1.6可作为判断易位系的有效指标,即大于或等于1.6为1BL/1RS易位系,小于1.6为非1BL/1RS易位系,准确率达85.2%(试验Ⅰ)和96.8%(试验Ⅱ).因此,揉面图谱可作为快速有效鉴别1BL/1RS易位系的新方法.     

1BL/1RS易位染色体在小麦育种中的应用效果分析

以来自周麦18/郑麦9023//周麦18回交组合的156个BC1F5品系(其中89个为1BL/1RS易位系,67个为非1BL/1RS易位系)为材料,研究1BL/1RS易位染色体在小麦育种中的应用效果。结果表明,在周麦18和郑麦9023遗传背景下,1BL/1RS对产量及其相关性状无显著正向作用,与SDS沉淀值呈显著负相关,与白粉病抗性无显著相关。说明来自"洛类"系统的1BL/1RS易位染色体在特定的遗传背景和生态条件下没有明显值得继续利用的价值。     

冬小麦品种的HMW-GS组成和1BL/1RS易位分布及其与品质性状的关系研究

研究了我国代表性冬小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)以及1BL/1RS易位的分布和组成,探讨了其对揉面仪特性等小麦加工品质性状的影响,结果表明:在Glu-A1位点,我国小麦品种中1亚基的频率为64.0%,N亚基为32.5%,2*亚基频率低,为3.5%;在Glu-B1位点,7 9亚基占56.8%,7 8亚基为26.4%,14 15亚基为10.7%,而20,13 16,7亚基的材料极少(频率分别为3.6%,1.5%和1%);在Glu-D1位点,2 12和4 12亚基合计占63.0%,而5 10亚基的比例偏低,为37.0%.1BL/1RS易位系的比例仍然偏高,为50.8%.HMW-GS组成及1BL/1RS易位对小麦加工品质影响较大,其中5 10亚基对小麦绝大多数加工品质指标起正向作用,而1BL/1RS易位对大多数品质指标起负向作用.因此,我国小麦品种5 10亚基的频率仍然偏低,1BL/1RS易位系频率仍然偏高,可能正是目前我国小麦生产中优质品种面筋强度不够,品质稳定性差的原因所在.根据SDS-PAGE麦谷蛋白电泳结果或分子标记进行优质高、低分子量麦谷蛋白亚基选择,提高5 10等优质亚基的比例,并根据醇溶蛋白电泳结果进行1BL/1RS易位筛选,降低1BL/1RS频率,应成为今后我国优质小麦育种的重要目标和手段之一.     

1BL/1RS易位系对小麦高分子量谷蛋白亚基遗传的影响初析

以1BL/1RS易位系小麦川农18(1, 7+9, 2+12)分别作母本和父本与川农19(N, 7+8, 2+12)杂交, 统计正反交F₂单株后代中1BL/1RS易位染色体所占的比例及HMW-GS的遗传规律, 研究了1BL/1RS易位染色体对HMW-GS遗传的影响。结果表明, 1BL/1RS易位染色体在雌配子和雄配子中都不能完全传递至后代, 且雄配子的传递率低于雌配子。HMW-GS在正、反交F₁中呈共显性遗传。在F₂中, Glu-A1位点上亚基的分离正常; 而Glu-B1位点上亚基的分离以及Glu-A1与Glu-B1位点之间的组合都与理论值不符。在川农19×川农18杂交F1中发现了一粒变异, 其HMW-GS组成为(1, 7+8, x+9, 2+12)。分别检测了其F₂代HMW-GS和醇溶蛋白的组成, 并用SSR分子标记分析了F₁变异和非变异株, 结果证实该变异粒确系两个亲本的杂交后代, 变异的亚基在SDS-PAGE电泳图上位于1Dx5和1Bx7亚基之间, 迁移率与1Bx6相似。     

53个小麦品种中1BL/1RS易位系的分子检测

为合理利用小麦种质资源,快速准确检测小麦品种中的1BL/1RS易位系,采用ω-secalin和Glu-B3两个特异性分子标记检测了1BL/1RS在53个小麦品种中的分布情况。正相关引物ω-secalin在TcLr26和大粒王等8个品种中检测到1076bp的特异性条带,在Thatcher及其它品种中未检测到特异性条带。负相关引物Glu-B3在TcLr26和大粒王等8个品种中未扩增到636bp条带,Thatcher和其它品种中能扩增出636bp条带。通过两个正负相关标记相互验证,获得一致的结果,表明大粒王、鲁夫16系、太空8号、太育28、温麦8号、冀麦30、北京837、牛朱特是1BL/1RS易位系。     

1BL/1RS易位对小麦贮藏蛋白组分含量和面团流变学特性的影响

利用1BL/1RS易位系后代研究1BL/1RS易位对贮藏蛋白组分含量和面团流变学特性的影响有助于指导小麦品质改良工作。选用师栾02-1/周麦16组合14份F6品系,于2012—2013年度分别种植在河南安阳和焦作,采用反相超高效液相色谱(RP-UPLC)和凝胶排阻超高效液相色谱(SE-UPLC)方法分析贮藏蛋白组分含量,并研究它们与面团流变学特性的关系。结果表明,拉伸仪延展性和最大抗延阻力、不溶性谷蛋白聚合体含量和谷蛋白、醇溶蛋白等贮藏蛋白组分含量及其比例均受1BL/1RS易位有无类别和类内品系效应的显著影响,以类内品系效应较大;拉伸仪拉伸面积、谷蛋白含量及醇溶蛋白与谷蛋白含量比值的类内品系效应显著且较大。易位系和非易位系的贮藏蛋白组分含量和面团流变学特性的相关系数达显著水平,在易位系中,不溶性谷蛋白聚合体含量和拉伸面积(r=0.92,P0.001)、延展性(r=0.92,P0.001)、最大抗延阻力(r=0.80,P0.01)呈显著正相关,面团流变学特性较好的品系不溶性谷蛋白聚合体含量均较高;在非易位系中,醇溶蛋白与谷蛋白含量比值和拉伸面积(r=?0.91,P0.001)、最大抗延阻力(r=?0.88,P0.001)呈显著负相关,面团流变学特性较好的品系醇溶蛋白与谷蛋白含量比值均较低。上述信息对以不溶性谷蛋白聚合体含量和醇溶蛋白与谷蛋白含量比值为指标改良1BL/1RS易位系的面筋品质有重要意义。     

1BL·1RS特异性分子标记的筛选及其对不同来源小麦品种1RS易位染色体的鉴定

1BL?1RS易位系在我国小麦育种和生产中占有重要地位,快速而准确地鉴定1BL?1RS易位系对小麦品质改良具有重要意义。本研究选用15个1BL?1RS特异性STS、SCAR和RAPD标记及22个1RS染色体上的SSR标记,检测不同来源的1BL?1RS易位系78份以及非1BL?1RS易位系品种10份和黑麦材料3份,其中1BL?1RS易位系包括周8425B及其衍生系36份、兰考906及其衍生系5份、矮孟牛及其衍生系8份和洛类1BL?1RS易位系品种29份。结果表明,7个STS标记、1个SCAR标记、3个RAPD标记和3个黑麦SSR标记可作为鉴别1BL?1RS易位系的可靠分子标记,其中ω-sec-p1/ω-sec-p2、ω-sec-p3/ω-sec-p4、H20和SECA2/SECA3标记最好,扩增效果稳定,重复性好,条带清晰,实验操作简单。周8425B及其衍生系、兰考906及其衍生系、矮孟牛及其衍生系与洛类1BL?1RS易位系的1RS染色体在分子标记检测中没有差异。     

川麦42的1BS染色体臂对小麦主要农艺性状的遗传效应

川麦42的1BS染色体臂来源于人工合成小麦亲本Syn769。利用川麦42与含1BL/1RS易位系的四川小麦品种川农16构建的127个重组自交系(RIL, F₈),经3年4个环境的遗传评价,比较了川麦42的1BS和川农16的1RS染色体臂对小麦产量构成因子和产量的遗传效应。结果表明,RIL群体中川麦42的1BS染色体臂株系和川农16的1RS染色体臂株系在分蘖力、成穗率、全生育期、小穗数、收获指数和籽粒产量6个性状上存在显著差异; 1BS染色体臂有利于提高成穗率和收获指数,而1RS染色体臂有利于提高分蘖能力和增加小穗数,1BS株系的籽粒平均产量比1RS株系增加2.91%。鉴于1RS染色体臂上的抗条锈病基因丧失抗性,其携带的黑麦碱基因对加工品质有明显的负向作用,而川麦42的1BS染色体臂携带高抗条锈病基因YrCH42, 并对小麦籽粒产量有正向作用,因此建议在小麦遗传改良中利用川麦42的1BS替换1RS染色体臂。     

利用1RS特异标记和染色体原位杂交技术鉴定小麦1BL·1RS易位系

以小麦-黑麦1BL·1RS易位系(Kavkaz、山农030-1)、1AL·1RS易位系(Amigo)、荆州黑麦、八倍体小黑麦劲松49、1R-7R二体异附加系以及普通小麦中国春、辉县红、铭贤169、Chancellor等为材料,对65个黑麦1RS特异标记进行鉴定,从中筛选出8个稳定的标记,即NOR-1、SECA2/SECA3、SCSS30.2、Sec1Gene、Sec1Pro、ω-Sec-P1/P2、ω-Sec-P3/P4和IB-267,可用于检测1AL·1RS易位系或1BL·1RS易位系;另外3个特异标记O-SEC5′-A/O-SEC3′-R、IAG95-1和SCM-9可用于区别1RS来源不同的1AL·1RS和1BL·1RS易位系。利用这11个标记和染色体原位杂交技术对40份山东省近年育成小麦品种(系)进行检测,发现潍麦8号、鲁麦14、济宁13、山农664、山农优麦3号和烟农25为1BL·1RS易位系,而且是1RS的整臂易位系,未检测到1AL·1RS易位系和其他易位类型。     

1BL/1RS易位对小麦产量性状和白粉病抗性的影响及其QTL分析

用PH82-2/内乡188杂交后代240个F_5:6家系,按照α-lattice设计,分别种植在安阳、焦作和泰安,对产量和抗白粉病等性状进行了考察。利用SSR和蛋白标记对群体进行部分连锁作图,分析1BL/1RS易位对产量及其相关性状的遗传效应。结果表明,1BL/1RS易位系对产量、穗数/m²和抽穗期的影响不显著;易位系的千     

HMW-GS和LMW-GS组成及1BL/1RS易位对春小麦品质性状的影响

分析了221份春小麦品种（系）的HMW-GS、LMW-GS组成和1BL/1RS易位状况,并用其中104份品种（系）研究了HMW-GS和LMW-GS等位变异及1BL/1RS易位对品质性状的影响。结果表明,1、7+9、5+10、GluA3a和GluB3j分布较广,频率分别为57.5%、45.2%、63.8%、29.0%和42.5%。1BL/1RS易位系相当普遍,西北春麦区和东北春麦区频率分别为44.3     

高分子量谷蛋白5+10亚基和1B/1R易位分子标记辅助选择在小麦品质育种中的应用

谷蛋白亚基组成对小麦加工品质具有重要作用。以豫麦34、藁城8901和中优9507为优质亲本,以轮选987、石4185和周麦16为农艺回交亲本,采用5+10亚基和1B/1R易位分子标记结合田间农艺性状选择,育成4个BC₂F₄群体共125个高代品系。2008—2009年度,将这些高代品系分别种植于北京和河南安阳,分析了5+10亚基和1B/1R易位对蛋白质含量、和面时间和峰值曲线面积等品质参数的影响。4个群体中蛋白质含量与和面时间、峰值曲线面积等参数变幅较大,后代品系间品质差异明显,5+10亚基可显著增加和面时间和峰值曲线面积,1B/1R易位对和面时间和峰值曲线面积的作用则受遗传背景的影响。和面时间和峰值曲线面积等主要品质参数还受亚基表达量的影响,和面时间和峰值曲线面积与低分子量谷蛋白亚基含量显著正相关(r = 0.38~0.74,P < 0.05),导入5+10亚基可显著增加高分子量和低分子量谷蛋白亚基含量;Glu-B3位点等位基因的变化对高分子量谷蛋白亚基含量的影响不显著,对低分子量谷蛋白亚基含量的影响则因组合而异。通过有限回交,育种早代在室内采用5+10优质亚基和1B/1R易位分子标记辅助选择,结合田间农艺性状选择,可以加速培育优质新品种。     

高分子量谷蛋白单亚基缺失对软质小麦宁麦9号加工品质的影响

基因敲除是研究高分子量谷蛋白(HMW-GS)亚基功能的重要方法。本研究以软质小麦宁麦9号野生型及其单亚基缺失系为材料,探讨了HMW-GS缺失对籽粒品质性状、谷蛋白组分含量和加工品质的影响。在29份参试品系中,野生型有3个穗系,Glu-A1x、Glu-B1x、Glu-B1y、Glu-D1x和Glu-D1y缺失型分别有5、7、5、5和4份。野生型与缺失型,以及缺失型之间的蛋白质含量、湿面筋含量、籽粒硬度和溶剂保持力无显著差异。缺失型的谷蛋白/醇溶蛋白、高分量谷蛋白/低分子量谷蛋白含量比值低于野生型,其中Glu-B1x和Glu-D1x缺失型的比值显著低于野生型(P<0.05)。缺失型的揉面仪峰值时间和8 min带宽变异范围分别为1.38~1.64 min和3.38%~3.98%,显著低于野生型的2.00 min和4.57% (P<0.05),以Glu-B1x和Glu-D1x缺失型表现最低。与野生型相比,缺失型的糖酥饼干直径均有增加,其中Glu-B1x、Glu-B1y和Glu-D1y缺失型饼干直径的增加达显著水平(P<0.05),而缺失型之间的差异不显著。在宁麦9号背景下,高分子量麦谷蛋白单亚基缺失弱化了面筋强度,改善了糖酥饼干加工品质,亚基敲除可能是进一步提高软质小麦加工品质的有效途径。     

Cumulative and interaction effects of prolamin allelic variation and of 1BL/1RS translocation on flour quality in bread wheat

The allelic variation of prolamin loci was studied in three F₂ progenies from three crosses between the 1BL/1RS cultivar Triana and Yécora Rojo, Pavón and Florence Aurora, cultivars without the translocation. According to the 1:2:1 theoretical proportions observed in the allelic variants of the Glu-B3/Gli-B1 loci of the parent without the translocation, the inheritance as a block of the rye chromosome arm was confirmed. A group of F₃-F₄ recombinant lines, developed from these crosses was evaluated using the SDS-sedimentation test and the mixograph and alveograph tests. The presence of the 1BL/1RS translocation was not associated with significantly lower grain protein content values or with the optimum mixing time in the mixograph of the genotypes. The effect of the 1BL/1RS translocation on most of the quality parameters was highly dependent on the genetic pool. Significant increases in gluten strength and better mixing properties associated with the presence of some alleles of the Glu-A1, Glu-A3/ Gli-A1 and Gli-D2 loci were detected. The additivity and the interaction of prolamin gene effects with the rye translocation in the 1BL/1RS lines and its possible use in plant breeding are discussed. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

1BL/1RS易位对小麦加工品质的影响

分析了138份国内小麦品种和14份国外优质品种的1BL/1RS易位状况和高低分子量麦谷蛋白亚基组成，并将其中的78个品种连续两年在两地种植，研究了1BL/1RS易位对小麦籽粒品质和面条品质的影响。结果表明，1BL/1RS易位品种的优质高、低分子量麦谷蛋白亚基出现频率显著低于非1BL/1RS易位品种；1BL/1RS 易位主要影响面团稳定时间、     

Glu-B1位点亚基色谱鉴定及7OE对面团强度的影响

准确鉴定高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)及探讨其对面团特性的影响是小麦品质研究的重要内容。用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和反相高效液相色谱(RP-HPLC)对62份品种(系)的HMW-GS组成进行鉴定。结果表明,结合SDS-PAGE和RP-HPLC两种方法可以对Glu-B1位点,尤其是Glu-B1(7 8)进行有效鉴定。选用13份姊妹系为材料,使用RP-HPLC和凝胶色谱(SE-HPLC)方法,研究了Glu-B1al(7OE 8*)以及贮藏蛋白组分含量对面团强度的影响。结果表明,Glu-B1al(7OE 8*)可显著提高HWM-GS总量和面团强度,7OE可作为优质亚基用于强筋小麦育种。相关性分析表明,谷蛋白总量、HWM-GS、LMW-GS以及x-HMW含量与最大抗阻力呈1%显著正相关,相关系数分别为0.76、0.76、0.77和0.72。SDS-不溶性谷蛋白大聚体(UPP)占谷蛋白聚合体总量的百分比与揉面仪峰值时间、粉质仪形成时间和稳定时间以及最大抗阻呈1%或0.1%显著正相关,相关系数分别为0.77、0.90、0.89和0.87。醇溶蛋白与谷蛋白含量的比值与揉面仪峰值时间呈1%显著负相关,相关系数为-0.69;与粉质仪稳定时间和最大抗阻呈5%显著负相关,相关系数分别为-0.58和-0.64。HPLC可有效分离和量化HWM-GS,并作为小麦品质育种有效的辅助手段。     

SDS-PAGE of the high-molecular-weight subunits of wheat glutenin and the characterization of 1R (1B) substitution and 1BL/1RS translocation lines

Summary The high-molecular-weight subunits of glutenin from wheat 1R(1B) substitution and 1BL/1RS translocation lines were fractionated by SDS-PAGE. Two new subunits denoted R₁ and R₂ were characterized in 1R(1B) substitution, but not in 1BL/1RS translocation lines. R₁ and R₂ were proved to be rye proteins by 2d electrophoresis (NEPHGE x SDS-PAGE).In contrast to literature citations it was demonstrated that the cultivar Winnetou is a 1R(1B) substitution line and the cultivars Clement and Mildress both are 1BL/1RS translocation lines.