1BL/1RS易位系小麦品质性状相关基因等位变异分析

为了探讨1BL/1RS易位系在小麦品质育种中的潜在利用价值,利用小麦品质相关基因分子标记,明确了258份1BL/1RS易位系小麦品种(系)中5个相关基因型的分布规律。在258份1BL/1RS易位系小麦品种(系)中,Ppo-A1b和Ppo-D1a 2个基因型分布频率分别为58.2%和64.0%,Ppo-A1b/Ppo-D1a基因型所占比例为36.8%。这表明1BL/1RS易位系在低PPO活性小麦育种中具有应用价值。Psy-A1低黄色素等位变异基因型Psy-A1b仅占全部1BL/1RS易位系品种(系)的30.2%。在低黄色素小麦育种亲本组配中,应注意1BL/1RS易位系品种(系)的选择。硬质麦Pinb-D1b基因型所占比例为60.9%。在258份1BL/1RS易位系小麦品种(系)中,其中27份的基因型为Ppo-A1b/Ppo-D1a/Psy-A1b/Pind-D1b,这些品种(系)在小麦品质育种中有重要应用价值。穗发芽密切相关基因Vp1的等位基因Vp-1Ba、Vp-1Bb、Vp-1Bc所占比例分别为33.3%、3.1%、63.6%。     

扬麦系列品种品质性状相关基因的分子检测

【目的】明确扬麦系列品种品质基因分布,为遗传育种和生产上应用扬麦品种提供参考。【方法】以21份扬麦系列品种的单系纯种为材料。采用SKCS-4100型单粒谷物特性测定仪测定籽粒硬度。采用功能性标记和聚丙烯酰胺凝胶电泳分离技术对硬度、低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）、编码直链淀粉合成关键酶的Wx、多酚氧化酶（PPO）、黄色素含量（PSY）和穗发芽抗性（Vp1）基因进行鉴定,利用SDS-PAGE蛋白质电泳技术对高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和Wx蛋白亚基进行鉴定分析。【结果】籽粒硬度分析表明21份扬麦系列品种材料中,软麦有16份,频率为76.19%,而硬麦和混合麦仅为19.05%和4.76%。分子检测表明硬麦和混合麦材料中有4份为pinb-D1b硬度基因突变,频率为供试材料的19.05%,其硬度指数均在60左右;16份软麦材料中未发现pinb-D1b硬度基因突变。HMW-GS分布情况为:Glu-A1位点1和Null频率分别为38.10%和61.90%,Glu-B1位点7+8和7+9频率分别为57.14%和42.86%,Glu-D1位点2+12和5+10频率分别为85.71%和14.29%。LMW-GS以“Glu-A3c,Glu-B3g”基因型为主,Glu-A3位点Glu-A3c和Glu-A3d基因型频率分别为90.48%和9.52%,Glu-B3位点Glu-B3g和Glu-B3i基因型频率分别为95.24%和4.76%。Wx分子检测表明仅扬麦13为Wx-B1b突变型;Wx蛋白电泳分析表明仅扬麦13和扬麦5号Wx-B1位点蛋白亚基缺失。2AL位点上高PPO活性基因型Ppo-A1a和低PPO活性基因型Ppo-A1b的频率分别为52.38%和42.86%,2DL位点低PPO活性基因型Ppo-D1频率为90.48%。高和低黄色素含量标记基因Psy-A1a和Psy-A1b,频率分别为19.05%和80.95%。穗发芽抗性基因功能标记Vp1B3扩增出抗穗发芽Vp1Bc和感穗发芽Vp1Ba两种基因型,频率分别为90.48%和9.52%。【结论】扬麦系列品种多数为弱筋小麦,这与其pinb-D1位点为pinb-D1a、Glu-A1和Glu-D1位点多为Null和2+12、Glu-A3多为c有关,可用作弱筋小麦育种的亲本;扬麦158和扬麦16等品种中筋品质优良,可能主要与其pinb-D1位点发生变异有关,在中筋品质改良中应加强pinb-D1位点变异的选择;扬麦1号、扬麦4号、扬麦5号、扬麦9号、扬麦18、扬麦19和扬麦22携有低PPO活性和低黄色素含量基因,可用作改良面粉白度和色泽的亲本;扬麦2号、扬麦4号和扬麦5号Glu-D1位点为“5+10”亚基,扬麦13和扬麦5号Wx-B1蛋白缺失,为扬麦系列品种中少有的优质性状,可用于改良中筋小麦的蛋白质和淀粉品质。     

四川小麦品种籽粒硬度和穗发芽抗性相关基因的分子标记鉴定

【目的】鉴定四川小麦品种籽粒硬度和穗发芽抗性相关基因的组成,可为四川小麦的品质改良提供理论依据。【方法】利用2个籽粒硬度和1个穗发芽抗性等位基因分子标记,对105份2000年后育成的四川小麦品种进行上述基因的检测。【结果】本研究表明:(1)针对籽粒硬度,含有Pinb-D1b基因(Pinb突变)的品种有11份,频率为10.5%,非Pinb-D1b等位基因类型则占到89.5%。(2)针对穗发芽抗性,含Vp-1Bc(抗穗发芽)的品种有88份,频率为83.8%;含Vp-1Ba(感穗发芽)的品种有17份,频率为16.2%;未能扩增出含Vp-1Bb(抗穗发芽)的品种。(3)聚合2项优质基因(Pinb-D1b和Vp-1Bc),品质优良的品种有11份,频率为10.5%。【结论】利用这些含有优异基因资源的品种,在四川小麦品质育种中逐步导入上述优质基因,是综合提高四川小麦品质的有效途径。     

中国冬小麦品种多酚氧化酶活性基因等位变异检测及其分布规律研究

 【目的】利用分子标记研究中国冬小麦品种PPO基因的等位变异及其与PPO活性的关系,为小麦PPO活性的分子标记辅助选择（MAS）奠定基础。【方法】利用PPO基因的功能标记PPO18、PPO29和PPO16对中国4个麦区的冬小麦品种（系）（试验Ⅰ）和山东省常用亲本（试验Ⅱ）共311份进行2A和2D染色体上PPO等位基因Ppo-A1a、Ppo-A1b、Ppo-D1a和Ppo-D1b的检测。【结果】PPO18在等位基因Ppo-A1a（高PPO）和Ppo-A1b（低PPO）中分别扩增685 bp和876 bp的片段,PPO16和PPO29在Ppo-D1a（低PPO）和Ppo-D1b（高PPO）两个等位基因中分别扩增713 bp和490 bp的片段。311份品种（系）中Ppo-A1a、Ppo-A1b、Ppo-D1a和Ppo-D1b等位基因的频率分别为41.8%、58.2%、59.8%和40.2%,PPO活性在同一基因的两个等位基因间差异均达显著水平（P＜0.05）;两个PPO基因的等位基因组合类型分布频率为：Ppo-A1a/Ppo-D1a（27.3%）、Ppo-A1a/Ppo-D1b（14.5%）、Ppo-A1b/Ppo-D1a（32.5%）和Ppo-A1b/Ppo-D1b（25.7%）,彼此差异均达显著水平（P＜0.05）。各麦区间PPO活性基因分布存在明显差异,Ppo-A1a基因在长江中下游冬麦区和西南冬麦区分布较多,频率分别为60.7%和56.0%;Ppo-A1b基因在北部冬麦区和黄淮冬麦区分布较高,频率分别为65.6%和60.3%;而Ppo-D1a基因在北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区和西南冬麦区分布明显高于Ppo-D1b基因频率,分别为65.6%、53.6%、75.0%和76.0%。【结论】PPO18、PPO16和PPO29标记的检测方法简单、稳定性好,所检测的等位变异类型能有效反映品种的PPO活性值。中国冬麦区品种低PPO活性基因分布频率相对较多。因此,根据PPO基因类型组配亲本,并利用PPO基因功能标记在育种早代筛选低PPO活性的基因型,可促进面制品色泽的改良。     

多重PCR的建立及黄淮麦区主要品种品质相关基因的鉴定

 【目的】小麦加工品质由多个位点控制,而每个位点又有多个等位基因控制。建立品质性状多重PCR反应体系是提高分子标记辅助选择效率及降低成本的一种重要措施。【方法】选择影响小麦品质性状重要基因的分子标记,即高分子量谷蛋白亚基基因标记Ax2*、Bx14、Bx17和Dx5;低分子量谷蛋白亚基基因标记Glu-A3 d;糯蛋白亚基Wx-B1基因标记BDFL-BRD和Wx-D1基因标记MAG269;1BL/1RS易位标记ω-sec及多酚氧化酶（PPO）活性基因标记PPO18。根据优质面包、优质面条亚基组成要求及引物的退火温度,建立3个多重PCR反应体系PCR-Ⅰ（Ax2*/Bx17/Dx5）、PCR-Ⅱ（BDFL-BRD/MAG269/PPO18）和PCR-Ⅲ（Bx14/Glu-A3d/ω-sec）。【结果】用构建的3个多重PCR对141份黄淮麦区小麦品种加工品质相关基因的分布情况进行了检测。结果表明Ax2*、Bx14、Bx17具有较低的分布频率,分别为4.3%、7.1%、1.4%;Dx5和Glu-A3 d分布频率相对较高,分别为17.7%和27.7%;而1BL/1RS易位和低PPO活性（扩增片段为876 bp）的材料分别占44.0%和51.8%;Wx-B1缺失材料占4.3%。在供试的141份材料中已有80份进行了高、低分子量谷蛋白亚基和黑麦碱的SDS-PAGE电泳检测,与本研究建立的多重PCR检测结果完全一致。【结论】建立的多重PCR体系可以准确、稳定、高效地检测9个小麦品质性状的基因组成。     

渭北旱塬冬小麦籽粒PPO活性和YP含量基因型的分子检测

籽粒多酚氧化酶(PPO)活性和黄色素(YP)含量是影响小麦面粉白度的2个重要因素。为了解渭北旱塬冬小麦控制PPO活性(Ppo-A1和Ppo-D1)和YP含量(Psy-A1和Psy-B1)基因位点的等位变异组成和分布,本研究利用其功能标记PPO16、PPO18、PPO29、YP7 A、YP7 A-2、YP7 B-1和YP7 B-2,对46份渭北旱塬小麦品种的4个位点等位变异进行检测与分析。结果表明,渭北旱塬小麦品种在控制PPO活性Ppo-A1位点存在2种等位变异,即Ppo-A1 a和Ppo-A1 b,分别占48.3%和54.3%;在Ppo-D1位点也存在2种等位变异,即Ppo-D1 a和Ppo-D1 b,分别占54.3%和48.3%。2个位点存在4种等位变异组合类型,即Ppo-A1b/Ppo-D1 a(最低PPO活性)、Ppo-A1a/Ppo-D1 b(最高PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1 b(较低PPO活性)、Ppo-A1a/Ppo-D1 a(较高PPO活性),分别占34.8%、28.2%、17.4%、9.6%。在控制YP含量Psy-A1位点存在2种等位变异,即Psy-A1 a和Psy-A1 b,分别占56.5%和43.5%,没有发现含Psy-A1 c等位变异品种;在Psy-B1位点,存在3种等位变异,其中以Psy-B1 a为主(52.2%),Psy-B1 b次之(41.3%),Psy-B1 c较少(6.5%)。控制YP含量2个主效位点存在6种不同变异组合类型,以Psy-A1 a/Psy-B1 a(较高YP含量)比例最高(39.1%),Psy-A1 b/Psy-B1 b(最低YP含量)(28.3%)次之,其次为Psy-A1 a/Psy-B1 b(中等YP含量)(13%)和Psy-A1 b/Psy-B1 a(较低YP含量)(13%),以Psy-A1 a/Psy-B1 c(最高YP含量)(4.3%)和Psy-A1 b/Psy-B1 c(2.1%)比例最低。总体来看,渭北旱塬地区小麦含低PPO活性的基因等位变异组合所占比例较高,较高YP含量的等位变异组合所占的比例较高。     

小麦黄色素含量、多酚氧化酶活性和1B/1R异位相关基因的分子标记检测

利用与黄色素含量、多酚氧化酶(PPO)活性和1B/1R异位系性状相关的分子标记对158份小麦(Triticum aestivum L.)材料进行分析,从而了解其色泽品质状况,并为高白度、低PPO活性小麦育种提供优异亲本资源。结果表明,低PPO活性相关等位基因Ppo-A1b和Ppo-D1a的分布频率分别为57.6%和67.7%,低黄色素含量相关等位变异Psy-A1b和Psy-B1b的频率分别为47.5%和60.1%,高黄色素含量相关等位基因Psy-B1c的出现频率为5.1%,1B/1R异位系的分布频率为21.5%。158份材料中同时携带低黄色素含量、低PPO活性等位变异组合,且为非1B/1R异位系的材料有16份,频率为10.1%,可用于高白度面粉小麦品种的选育。     

Glu-1和Glu-3等位变异及1BL/1RS易位与面包和面条品质关系的研究

 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）组成和1BL/1RS易位是决定小麦加工品质的关键因素。将试验Ⅰ80份和试验Ⅱ78份国内外小麦品种分别在2种和4种环境条件下种植，研究了HMW-GS和LMW-GS的组成及1BL/1RS易位对面团流变学特性、面包和面条品质的影响。结果表明，Glu-B1、Glu-D1和Glu-B3位点对面团流变学特性、面包和面条品质的效应较大，而Glu-A3位点的效应较小。单个亚基对面筋强度和面包体积的贡献大小为，在Glu-A1位点，1＞2*＞N；在Glu-B1位点，7+8＞7+9；在Glu-D1位点，5+10＞4+12＞2+12；在Glu-A3位点，Glu-A3d＞Glu-A3c＞Glu-A3a；在Glu-B3位点，Glu-B3d＞Glu-B3f＞Glu-B3b＞Glu-B3j。单个亚基对延伸性和面条评分的贡献大小为，在Glu-A1位点，1＞N；在Glu-B1位点，20＞7+9＞7+8；在Glu-D1位点，4+12＞5+10≥2+12；在Glu-A3位点，Glu-A3c≥Glu-A3d＞Glu-A3a；在Glu-B3位点，Glu-B3b≥Glu-B3f＞Glu-B3d＞Glu-B3j。1BL/1RS易位对面团流变学特性、面包和面条品质皆有极显著的负面影响。     

麦谷蛋白亚基与小麦品质的关系研究进展

麦谷蛋白对小麦加工品质具有重要决定作用。高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）与低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）通过分子间二硫键形成麦谷蛋白聚合体,影响面团流变学特性。HMW-GS组成可作为品质育种中亲本选配和杂交后代选择的重要蛋白标记。由于LMW-GS基因拷贝数较多、分子量小,且在电泳图谱上与醇溶蛋白相互重叠,其与品质的关系研究远不及HMW-GS深入。从麦谷蛋白亚基的质和量两个层次包括HMW-GS组成与品质的关系、LMW-GS组成对品质的贡献大小、HMW-GS和LMW-GS的比例对品质的影响等全面综述了麦谷蛋白亚基与品质的关系,并对麦谷蛋白亚基在品质育种中的应用前景进行探讨,为HMW-GS和LMW-GS用于小麦品质改良提供理论基础。     

利用Aroona近等基因系研究高分子量麦谷蛋白亚基对面包加工品质的影响

【目的】低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）以Glu-A3c、Glu-B3b、Glu-D3c为背景,明确不同高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）对面团流变学特性、贮藏蛋白组份含量和面包加工品质作用大小。【方法】在新疆乌鲁木齐和石河子种植以澳大利亚小麦品种Aroona作为轮回亲本培育的近等基因系（NILs）,并测定其粉质仪、拉伸仪、贮藏蛋白组份含量和面包加工品质等参数。【结果】HMW-GS对延展性效应不显著,对面团强度效应大小为Glu-D1＞Glu-B1＞Glu-A1;就单个亚基对而言,7+9、17+18和5+10面团强度最大;亚基组合1、7+9、5+10具有最大面团强度,2*、7+9、2+12和1、7+9、2.2+12具有最好的延展性。HMW-GS对不溶性谷蛋白聚合体百分含量（%UPP）效应大小为Glu-D1＞Glu-B1＞Glu-A1;就单个亚基对而言,7+9、17+18和5+10的%UPP最高;亚基组合1、7+9、5+10具有最高的%UPP。HMW-GS对面包总分效应大小为Glu-D1＞Glu-A1＞Glu-B1;就单个亚基或亚基对而言,1、2*、2+12和5+10具有最高的面包总分;亚基组合1、7+9、2+12面包总分最高,1、7+9、5+10次之,null、7+9、2+12最低。【结论】在相同LMW-GS（Glu-A3c、Glu-B3b、Glu-D3c）背景下,HMW-GS对面团强度、%UPP和面包加工品质影响较大,对延展性影响较小;单个亚基或亚基对1、2*、7+9、17+18和5+10对小麦品质影响较大;亚基组合1、7+9、5+10可作为品质改良的最佳组合。     

小麦高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）对面条感官质量的影响

【目的】明确HMW-GS及其组合对面条感官质量特性的影响,筛选适于制作优质面条的HMW-GS及其组合。【方法】以大田种植的80份小麦品种为材料,实验室制作干白面条。采用标度感官评价方法,利用经过培训和测试的感官评价员组成的感官评价小组,对煮制后的面条进行感官质量评价。通过组间方差分析,研究Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点内单个亚基及其亚基组合对面条感官质量的影响。【结果】方差分析结果表明,Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点分别对光滑性、弹性和感官评价总分、硬度和黏性有显著影响（P＜0.1）,Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点内单个亚基对面条感官质量的影响大小为Null＞1、7+8＞7+9＞14+15、4+12＞5+10≥2+12。不同亚基组合的面条感官质量特性（色泽、硬度、弹性、光滑性）以及总分之间存在显著差异（P＜0.1）。亚基组合为Null/7+8/2+12、1/7+8/4+12、1/7+8/5+10的小麦品种制作面条的感官质量得分较高,且在部分感官质量特性方面表现突出。【结论】不同位点HMW-GS对面条感官质量有显著影响。Glu-B1位点上的7+8亚基为影响面条感官质量特性的主要亚基类型。亚基组合为Null/7+8/2+12、1/7+8/4+12和1/7+8/5+10的小麦品种制作的面条感官评分较好,为面条小麦品种选育的推荐亚基组合。     

部分新疆小麦材料多酚氧化酶活性基因分布规律研究

[目的]了解新疆小麦材料多酚氧化酶(PPO)活性基因的等位变异组成和分布以及与PPO活性的关系,为小麦PPO活性的分子标记辅助选择奠定基础.[方法]利用PPO基因的功能标记PPO18、PPO29和PPO16对445份新疆冬春小麦材料进行2A和2D染色体上PPO等位基因Ppo -A1a、Ppo - A1b、Ppo - D1a和Ppo - D1b的检测,分析不同等位变异与PPO活性的相关性及变化趋势.[结果]PPO18在等位基因Ppo-A1a(高PPO)和Ppo - A1b(低PPO)中的分布频率为73.03;和26.97;,PPO16和PPO29在等位基因Ppo-D1a(低PPO)和Ppo - D1b(高PPO)中的分布频率76.63;和23.37;.Ppo -A1a与Ppo -A1b基因型的PPO活性平均值差异达极显著水平(P＜0.01).而Ppo- D1a与Ppo - D1b两者基因型的平均PPO活性差异不显著(P0.05);两个PPO基因的等位基因组合类型分布频率为:Ppo -A1a/Ppo - D1a(54.38;)、Ppo - A1a/Ppo-D1b( 18.65;)、Ppo -A1b/Ppo - D1a(22.25;)和Ppo -A1b/Ppo -D1b(4.72;);同时冬春小麦材料间PPO活性基因分布存在明显差异,总体来看,新疆小麦材料中高PPO活性的等位变异类型所占比例较高.[结论]PPO18、PPO16和PPO29标记可以作为小麦材料PPO活性鉴定有效工具.可直接利用此标记进行标记辅助选择.     

新疆部分春小麦品种(系)相关品质性状基因等位变异的分子检测

[目的]准确、快速鉴定小麦品质基因,为小麦品质改良和分子育种提供亲本材料.[方法]利用高分子量麦谷蛋白亚基Dx5标记、1B·1R易位系特异性SCAR标记、2A和2D染色体的PPO18、PPO16、PPO29标记以及7A染色体上的YP7A相关品质基因的分子标记,对新疆部分春小麦材料进行基因等位变异检测.[结果]在所检测的小麦材料中Dx5、1B·1R易位系、黄色素含量和籽粒多酚氧化酶(PPO)活性基因等位变异存在一定差异.其中,含Dx5材料的分布频率为28.9;,含低黄色素含量Psy-A1b等位变异分布频率为34.0;,同时在2A和2D含低PPO活性的Ppo-A1b和Ppo-D1a等位变异材料只有2份.97份材料中聚合多种优质基因的材料很少.[结论]所用的标记可以准确鉴定其等位基因的变异,并在品质育种中可直接利用进行分子标记辅助选择.