3个新疆地方小麦品种Glu-A3位点低分子量谷蛋白亚基新基因的序列分析

麦谷蛋白可分为高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS),其中低分子量麦谷蛋白亚基对小麦品质具有重要影响.本文采用PCR方法从中国小麦微核心种质中的3个新疆小麦品种红春麦(新疆玛纳斯)、红春麦(新疆昌吉)和红金包银(新疆伊吾)中分别得到了3个低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-CS)新基因(GenBank:DQ519084、DQ519085和DQ517534).它们具有LMW-i型基因的典型结构特征,与已报道的Glu-A3位点编码的LMW-GS基因序列有很高的一致性,高达79.06%～94.24%.DQ519084和DQ517534在C末端保守区有9个半胱氨酸残基,DQ519085其编码区内存在1个提前终止密码子,推测其为假基因.     

低分子量麦谷蛋白亚基对普通小麦面团强度影响的遗传分析

为了评价低分子量麦谷蛋白亚基（LMW—GS）基因对面团强度的影n吼本试验分析了普通小麦中LMW—GS基因位点的特定引物以及与LMW—GS基因紧密连锁的麦醇溶蛋白带。用面包制作品质优良的品种Haruhikari与面包制作品质较差的品种Asakaze—Komugi杂交，然后对其F2代进行了分离分析，结果表明面团强度与Haruhikari品种中位于Glu—B3位点上的一个扩增的LMW—GS基因显著相关。     

普通小麦醇溶蛋白和高分子量麦谷蛋白亚基对品质的影响

利用ＳＤ－ＰＡＧＥ和改良的ＡＰＡＧＥ方法分析了１１２４份不同来源普通小麦材料的高分子量麦谷蛋白亚基和麦醇溶蛋白谱带的组成。根据多元性回归分析筛同ｇｌｉ４２,３,６２．７,３９．６（２）,１１．４,２３．０,ｇｌｕ５＋１０等蛋白谱带对以沉降值为代表的烘烤品质起增效作用。Ｇｌｉ,１,Ｇｌｉ２,Ｇｌｕ１三位点对烘烤品质以加性效应为主。品种间品质性状变异的２８％－４３％由两种蛋白组份的差异所决定而一种蛋白     

高分子量麦谷蛋白亚基组成与小麦烘烤品质关系研究

用SDS-PAGE方法测定了全国9个小麦主产省、市163个小麦品种和11个引进品种的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成及其含量、沉降值和面粉GMP含量。结果表明，不同HMW-GS及其组合形式对小麦品质的影响显著不同，某些HMW-GS对我国小麦烘烤品质的影响不同于其他国家，如4+12亚基影响较大，而7+8亚基影响偏小。但单个亚基品质评分     

利用高分子量麦谷蛋白亚基电泳图谱鉴定小麦新品种的特异性

根据《小麦植物新品种测试指南》的要求，本研究应用SDS-PAGE电泳方法，对79个测试品种及其近似品种进行了高分子量麦谷蛋白亚基分析。结果表明，申请品种和近似品种的高分子量麦谷蛋白亚基存在着丰富的变异，在Glu-A1、Glu—B1、Glu-D1三个位点有12种变异类型，共检测出17个不同类型的亚基组合。利用这一性状，能够将约占69．6％的测试品种与近似品种区分开。和形态学性状相比，麦谷蛋白高分子量亚基表达状态多，表达稳定，遗传机制明确，可作为小麦品种测试中重要的高辨别力性状。     

中国小麦微核心种质低分子量麦谷蛋白Glu-A3位点等位基因的PCR检测

低分子量麦谷蛋白在麦谷蛋白中约占75%,对小麦品质具有重要的作用。目前对LMW-GS组成与小麦品质的关系尚无统一的、标准的、综合的结论,中国小麦LMW-GS的分布现状尚很少研究。本研究利用7对低分子量麦谷蛋白Glu-A3位点等位基因的特异引物标记,对200份中国小麦微核心种质的Glu-A3位点的分布状况进行PCR分析,结果表明:中国微核心种质中以c、a、d三个等位亚基的品种数目为多,近一半的品种含Glu-A3c,1/4的品种含Glu-A3a,14.5%的品种含Glu-A3d,三者占总品种数的85%。含Glu-A3b和Glu-A3e的品种各占5%左右,含Glu-A3f的只占1%,因此,对面筋强度作用较大的b、d亚基的数目较少,而对面筋强度作用最小的c亚基却占44.5%。可见通过调整LMW-GS亚基的组成将是改良我国小麦品质的一条重要的途径。     

冰草高分子量麦谷蛋白亚基基因的分离及结构特征分析

通过SDS-PAGE分析，在二倍体、四倍体和六倍体冰草[Agropyron cristatum (L.) Gaertn.]中都检测到2个表达的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS），但不同倍性的材料之间，以及相同倍性材料的不同种子之间的HMW-GS组成均有所不同。利用PCR技术对冰草的HMW-GS基因进行克隆，结果从二倍体、四倍体和六倍体冰草中分别克隆了3个、1个和3个y型HMW-GS基因的全长编码区序列。序列分析表明，只有来自六倍体冰草中的Bsy2基因具有完整的开放阅读框，编码1个有487氨基酸残基、分子量约为53 kD的HMW-GS，大小相当于SDS-PAGE图谱中的大亚基。而其余6个基因均在中间重复区发生了无义突变。本文对冰草HMW-GS基因的结构特点和进化关系进行了分析。     

麦谷蛋白亚基Clu-1和Glu-3位点基因等位变异对小麦品质特性的影响

甲单向一步SDS-PAGE方法分析表明亲本品种Suneca和Cook在麦谷蛋白亚基的5个位点(Glu-B1,Glu-D1,Glu-A3,Glu-B3和Glu-D3)均含不同等位基因。本研究重点对Suneca×Cook的F_4代群体中在麦谷蛋白亚基位点均为纯合基因的60个系的出粉率(FY),面粉蛋白质含量(FP)及和面时间(PTM)进行了分析,以研究麦谷蛋白各亚基位点等位基因变异及位点间互作对小麦品质特性的影响。结果表明,不同基因型间出粉率无显著差异,Glu-D1位点等位基因d和a对FP的效应存在显著差异,Glu-Dld基因(编码5 10亚基)的正效应显著高于Glu-Dla基因(编码2 12亚基);Glu-D1、Glu-A3和Glu-B3位点上基因的等位变异对PTM有显著和极显著影响,含Glu-Dld、Glu-A3b和Glu-B3b基因的系分别比含Glu-Dla,Glu-A3d和Glu-B3h基因的系有较长的和面时间;Glu-B1位点上等位变异i和u以及Glu-D3位点等位基因b和e分别对PTM无明显影响。在这种遗传背景下,麦谷蛋白亚基位点对PTM的效应大小依次排列为Glu-D1>Glu-B3>Glu-A3>GIu-B1=Glu-D3。Glu-1位点和Glu-3位点间对和面特性的影响存在累加效应和互作效应。     

小麦籽粒产量及穗部相关性状的QTL定位

由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得DH群体168个株系,种植于3个环境中,利用305个SSR标记对籽粒产量和穗部相关性状(穗长、穗粒数、总小穗数、可育小穗数、小穗着生密度、千粒重和粒径)进行了QTL定位。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件,共检测到27个加性效应和13对上位效应位点,其中 8个加性效应位点具有环境互作效应。相关性高的性状间有一些共同的QTL位点,表现出一因多效或紧密连锁效应。5D染色体区段Xwmc215–Xgdm63,检测到控制籽粒产量、穗粒数、总小穗数、可育小穗数和小穗着生密度5个性状的QTL位点,各位点的遗传贡献率较大且遗传效应方向相同,增效等位基因均来源于豫麦57,适用于分子标记辅助育种和聚合育种。控制千粒重与穗粒数的QTL位于染色体不同区段,有利于实现穗粒数与粒重的遗传重组。     

一个普通小麦Trx超家族新基因TaNRX的克隆与抗旱相关标记开发

抗旱相关基因的挖掘和分子标记开发对选育抗旱小麦品种有重要意义。采用同源克隆、电子克隆、RACE技术和生物信息学分析手段,获得了普通小麦硫氧还蛋白(Trx)超家族一个新基因(TaNRX)的全长cDNA序列(GenBank登录号为KC890769),包含2015 bp,其中开放阅读框1734 bp;预测编码577个氨基酸,分子量为63.79 kD,含3个Trx活性功能区,其中2个存在典型的Cys-X1-X2-Cys结构,具有催化氧化还原反应的活性。TaNRX基因被定位在小麦的5B染色体短臂上,包含4个外显子和3个内含子。比较该基因在两组极端相对发芽率品种中的序列差异,发现第1个内含子差异明显。基于差异位点开发了4个显性互补标记,并用其检测150份小麦品种(系)。检测到TaNRX基因在普通小麦中至少存在2种与抗旱相关的等位变异,分别是TaNRX-a和TaNRX-b;TaNRX-a基因型的品种(系)平均相对发芽率显著高于TaNRX-b基因型(P0.01),说明开发的标记可被用于小麦抗旱性鉴定筛选。     

普通小麦TaDep1基因克隆与特异性标记开发

OsDep1 (dense and erect panicle 1)控制水稻产量性状,影响穗长、直立性和着粒密度。根据水稻OsDep1基因序列,采用同源克隆技术克隆了普通小麦第5同源群染色体上的TaDep1基因,它包含5个外显子和4个内含子,与水稻OsDep1基因结构相似。TaDep1-A1、TaDep1-B1和TaDep1-D1的编码序列长度分别为918、888和900 bp,编码305、295和299个氨基酸残基。在普通小麦品种中检测到5个TaDep1-A1等位变异、4个TaDep1-B1等位变异和2个TaDep1-D1等位变异。根据TaDep1-A1和TaDep1-B1位点不同等位变异间的SNP和InDel,开发了3对显性互补标记和1个共显性标记,可以准确鉴别不同等位基因。共显性标记dep19是根据TaDep1-B1第5外显子一个30 bp的InDel开发的,可准确区分TaDep1-B1c与TaDep1-B1a、TaDep1-B1b和TaDep1-B1d。用这些标记对406份小麦品种进行检测,不同基因型的千粒重、株高、穗长、小穗数和穗节间均差异不显著,说明TaDep1基因与我国现有小麦品种的产量性状相关不显著。     

油菜素内酯代谢相关基因BAS1等位变异影响小麦籽粒密度及粒重表型

BAS1(phy B activation-tagged suppressor1)是调控油菜素内酯活性的关键基因。本研究利用由和尚麦和豫麦8679杂交后代构建的RIL群体(包括129个家系),研究了BAS1和小麦千粒重、籽粒密度两个产量性状的关系。结果表明BAS1基因位点等位变异对千粒重和籽粒密度具有显著的影响,B型等位基因的家系其千粒重和籽粒密度均值均显著高于A型等位基因的家系。相关分析表明,BAS1位点等位变异分别与千粒重和籽粒密度呈显著(0.178*)和极显著(0.327***)正相关。研究结果揭示了BAS1基因位点等位变异与小麦粒重、籽粒密度间的密切联系,这对解释小麦产量形成机制及其指导高产育种具有重要的意义。     

Glu-1和Glu-3等位变异对小麦加工品质的影响

Glu-1位点等位基因编码的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）和Glu-3位点等位基因编码的低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）是决定小麦加工品质的重要因素。用优质面包小麦中优9507的两个杂交组合，即中优9507/鲁麦5号和中优9507/晋麦45 F5代，澳大利亚优质面包小麦Sunstate的两个杂交组合，即Sunstate/济南16和Sunstate/鲁麦21 F2     

小麦资源胚乳蛋白Glu-1、Glu-3、Gli-1基因位点变异特点

141个普通小麦品种及农家种中，由Glu-1位点控制的高分子量谷蛋白亚基共27种图谱，最常见的图谱是（N，7+8，2+12）占22%和（N，7+9，2+12）占19.9%，Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点控制的均为正效应亚基，其图谱（1，7+8，5+10），（1，14+15，5+10），（1，13+16，5+10），（1，17+18，5+10），（2*，7+8，5+10），（2*，13+16，5+10）占13.4%; 由Glu-3位点控制的低分子量谷蛋白亚基共48种以上的图谱，最常见的图谱是（a, j, c）, Glu-A3位点存在6个以上等位基因，新发现的占5.7%, Glu-B3位点存在10个以上等位基因，新发现的占2.8%, Glu-D3位点存在3个等位基因；由Gli-1位点控制的醇溶蛋白共81种以上图谱，Gli-1A1位点存在7个以上等位基因，新发现的占7.1%, Gli-B1位点存在12个以上等位基因，新发现的等位基因占3.5%, Gli-D1位点存在10个等位基因，Gli-B1位点的l为1B/1R易位系，占总数的33.6%; 由Gli-1位点控制的醇溶蛋白和由Glu-3位点控制的低分子量谷蛋白亚基基因变异远比由G1u-1位点控制的高分子量谷蛋白亚基复杂和丰富。     

CIMMYT普通小麦籽粒硬度等位变异的检测

籽粒硬度主要由5D染色体短臂的一对主效基因Ha控制,研究籽粒硬度等位变异有助于提高小麦的磨粉和食品加工品质。本试验对国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的138份历史品种和代表性高代品系的硬度基因型进行了研究。在用SDS-PAGE鉴定Pina-D1b/Pinb-D1a时,用10%甘油代替水配制分离胶,用PDA代替甲叉配制分离胶和浓缩胶,增强了PINA和PINB两种蛋白带型的分辨率。结果表明,与其他国家硬质麦中Pina-D1a/Pinb-D1b类型偏多的特点明显不同,CIMMYT硬质小麦中puroindoline a（PINA）蛋白缺失类型（或称Pina-D1b/Pinb-D1a）较多,为118个,占85.5%;Pina-D1a/Pinb-D1a（野生型）为11个,占8.0%;Pina-D1a/Pinb-D1b类型有9个,占6.5%。其中,PINA缺失对小麦籽粒硬度的影响最大,与其他2种基因型硬度值之间差异达5%显著水平。先前研究结果表明,PINA蛋白缺失类型的磨粉品质和面包烘烤品质均劣于Pina-D1a/Pinb-D1b类型,因此,建议CIMMYT多引进一些其他硬度变异类型的小麦种质,如Pina-D1a/Pinb-D1b类型等,以改善其硬度基因型过度单一的局面,从而减少PINA蛋白缺失带来的不利影响。同时,也提醒我国以其他用途如抗病、抗旱等为目的,引种CIMMYT小麦时,还应充分考虑PINA蛋白缺失对磨粉和加工品质的不利影响,以更合理引进和有效利用CIMMYT种质资源。     

HMW-GS和LMW-GS组成对小麦加工品质的影响

高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)是决定小麦加工品质的重要因素。以小麦品种PH82-2(亚基组成1, 14+15, 2+12和Glu-A3d, Glu-B3d, Glu-D3c)和内乡188(亚基组成1, 7+9, 5+10和 Glu-A3a, Glu-B3j, Glu-D3b)的242份F₃和F₄株系(试验I)和91份产量比较试验材料(试验II)研究了贮藏蛋白组成对小麦加工品质的影响。结果表明,HMW-GS和LMW-GS等位变异对籽粒蛋白质含量的影响不大,但对加工品质均有极显著影响(P<1%)。就位点的效应而言,Glu-D1位点对加工品质的效应较大,而Glu-D3位点的效应较小。就单个亚基而言,在Glu-B1位点,14+15<7+9;在Glu-D3位点,Glu-D3c>Glu-D3b。1B/1R易位系的部分品质性状,如和面时间、曲线下降斜度和峰积分好于非1B/1R易位系。