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。     

小麦puroindoline基因高效植物表达载体的构建

籽粒硬度是决定小麦品质优劣的重要性状,控制硬度的主效基因为pinA和pinB(统称为puroindoline基因)。本研究利用含有能促进外源基因高效表达的Ω序列、Kozak序列和poly(A)序列的pG4AB及含有Ubi启动子和筛选基因bar的pAHC25,成功构建了含有puroindoline基因的单子叶植物高效表达载体pUBPa和pUBPb。目的是将来通过转基因植物研究,进一步明确pinA和pinB的功能,为通过基因工程方法快速改良我国现有小麦优良品种的籽粒硬度奠定基础。     

小麦籽粒黄色素基因型鉴定及其与色差仪参数相关分析

为了解河南现有小麦品种中籽粒黄色素含量位点Psy-A1、Psy-B1和Psy-D1的等位基因变异及分布,本研究利用其功能标记YP7A、YP7B-1、YP7B-2、YP7D-1和YP7D-2对43份河南小麦供试材料的Psy-A1、Psy-B1和Psy-D1位点的基因型进行鉴定,并探讨了这些等位基因与面粉黄度b*值的关系....     

山东小麦籽粒硬度演变规律研究

利用单籽粒谷物特性测试仪和PCR扩增、酶切及DNA测序技术,结合改良的friabilin提取及电泳分析方法,对山东省431份农家品种、63份历史品种和29份当前主栽品种的籽粒硬度分布以及Pina和Pinb等位变异类型进行研究,以探讨山东小麦籽粒硬度的演变规律。农家品种、历史品种和当前主栽品种中硬质麦比例分别为75.6%、12.7%和27.6%,混合麦分别占20.4%、19.0%和13.8%,而软质麦分别占3.9%、68.3%和58.6%。农家品种中共有6种基因型,Pina-D1b/Pinb-D1a和Pina-D1a/Pinb-D1p分别占硬质麦的38%和59.6%。历史品种中有4种基因型,8份硬质麦中Pina-D1b/Pinb-D1a占37.5%,Pina-D1a/Pinb-D1b占37.5%,而Pina-D1a/Pinb-D1p只占25.0%。当前主栽品种中,8份硬质麦全部是Pina-D1a/Pinb-D1b类型。长芒透垅白等3个品种的Pinb基因的核苷酸序列发生了双突变,起始密码子下游96 bp处碱基C突变为A,而且在265 bp处发生了A碱基的缺失,将其命名为Pinb-D1aa。     

两个不同籽粒硬度小麦的比较蛋白组学分析

小麦是全球种植面积最大粮食作物,为全球45亿人提供日常蛋白和能量摄入的20%。弄清小麦籽粒硬度遗传基础,对于改良小麦品质具有重大意义。为探讨不同硬度小麦种子的分子基础,本实验选用西南麦区2个硬度差异极显著的小麦品种川麦66和蜀麦969,从蛋白水平上分析其种子蛋白差异表达情况,利用TMT定量蛋白质组学技术(tandem mass tags)结合生物信息学分析,分析差异表达的蛋白及其功能和通路等富集情况。结果表明,鉴定并定量了有效蛋白6020个,其中显著差异表达蛋白113个,在软质麦川麦66中上调表达的69个,下调表达的44个。差异蛋白GO富集分析共富集到65个GO条目,达到极显著富集水平的包括生物过程的1个条目、细胞组成的1个条目和分子功能的6个条目。推测营养库活性类蛋白、酶抑制剂活性类蛋白和谷胱甘肽代谢途径类蛋白可能参与小麦籽粒硬度形成。籽粒硬度相关蛋白可能主要分布于细胞胞外区,具有防御作用。从系统发育分析推测, puroindolines蛋白及其同源蛋白,可能既作为小麦籽粒贮藏蛋白,同时还能作为酶抑制剂调控籽粒发育。本研究为进一步探索小麦籽粒硬度遗传机制提供了参考。     

受雨害小麦籽粒物性与吹泡特性相关性分析

小麦经粒径分级和重力分选,吹泡特征值发生了变化。由于粒径较大的籽粒较易受到雨害,影响其品质,粒径分级后,其吹泡特征值变化显著,分级效果明显。再经重力分选后,从分选出口I~V试样的容重依次增大,并且随着容重增加,吹泡特征值出现不同趋势,分选效果有明显差异。籽粒容重与弹性(P)和配置比(P/L)呈显著正相关,与延伸性(L)和延伸能力(G)呈显著负相关性,而与烘焙强度(W)和弹性指数(Ie)的相关性不明显。采用密度的线性模型描述吹泡特性可达到很高的拟合精度。     

混合实验仪参数与和面仪、快速黏度仪参数的关系及其对面条品质的影响

快速准确的评价方法对面条品质遗传改良至关重要。法国肖邦公司(Chopin Technologies, France)最新推出的Mixolab分析仪可以同时测定面粉加水后恒温揉混及面团升温后蛋白质弱化和淀粉糊化特性,明确其与现有类似仪器如和面仪和快速黏度测试仪等的关系对小麦品质评价具有重要意义。利用混合实验仪、和面仪、快速黏度测试仪测定了60份小麦品种的有关参数,并对面条品质进行感官评价,分析了相关参数间的关系及预测面条品质的可靠性。结果表明,可以用混合实验仪的稳定时间很好地预测和面仪参数峰值曲线面积、峰值时间和8 min带宽,可分别解释其变异的75.7%、74.6%和56.5%;混合实验仪的C3值、C4值、C5值和吸水率是预测淀粉糊化特性的重要参数,C3值、C4值和C5值与峰值黏度、低谷黏度和最终黏度的相关系数在0.57~0.62之间,吸水率与峰值黏度和最终黏度的相关系数分别是-0.62 (P < 0.01)和-0.55 (P < 0.01)。混合实验仪对面条色泽预测的准确性高达75.7%,但预测面条软硬度、黏弹性、光滑性等口感品质性状的准确性较低,只能解释变异的13.2%~30.5%,因此,面条口感质地特性还应以感官评价为主。     

小麦子粒硬度与Puroindoline基因关系研究进展

子粒硬度是决定小麦市场分类及其最终质量的重要特征之一。根据硬度的不同,可以将小麦分为三个硬度等级：软麦、混合麦、硬麦。不同硬度等级的小麦具有不同的使用价值。Puroindoline基因是控制小麦子粒硬度的主要遗传因子。着重阐述了小麦子粒硬度的分子遗传基础,使人们更好地了解Puroindoline基因突变对子粒硬度的影响,为今后小麦的育种工作提供更好的科学依据。     

小麦硬度主效基因Pina和Pinb的克隆和序列分析

籽粒硬度是小麦品质改良的重要目标性状. 根据已报道的谷类作物中硬度主效基因Pina和Pinb的DNA序列, 设计了两对简并引物, 以我国软质小麦品种京411基因组DNA为模板, 进行PCR扩增, 分别获得了约450 bp的Pina和Pinb基因的全长特异性片段. 将其克隆到pGEM-3Zf(+)上, 重组子和酶切鉴定正确后, 进行序列测定和分析. 结果表明, 与     

Mixolab参数与粉质、拉伸参数及面包烘烤品质的关系

根据仪器测定的面粉品质特性预测面包烘烤品质是进行小麦品质改良的重要方法。法国肖邦公司(Chopin Technologies, France)最新推出的Mixolab分析仪可以同时测定面粉加水后恒温揉混及面团升温后蛋白质弱化和淀粉糊化特性,明确其与现有相似仪器如粉质仪和拉伸仪等的关系对小麦品质测试具有重要意义。利用 Mixolab分析仪、粉质仪、拉伸仪测定了41份高代育种品系的有关参数和面包烘烤品质,并分析了Mixolab与粉质仪和拉伸仪相关参数的关系及预测面包品质的可靠性。结果表明,可以用Mixolab的形成时间、稳定时间、面团受热后蛋白质弱化值(C2值)和到达淀粉糊化反弹值的时间(C4时间)来预测粉质仪和拉伸仪的品质参数,可解释其变异的74%~90%;可以直接用C2值预测面包体积、外观、结构和总分,决定系数分别为52%、73%、70%和68%;预测面包质地和弹性的参数不仅包含Mixolab稳定时间和C2值,还有表示淀粉糊化特性的C3时间、C4和C5值及C5温度。用Mixolab分析仪既可以了解蛋白质特性和面包烘烤品质的关系,又明确了淀粉品质对面包品质的显著影响,在品质测试中有其独特之处。Mixolab、粉质仪和拉伸仪各参数对预测小麦面包体积、内部质地结构等烘烤品质性状的贡献不同。     

Puroindoline基因对春小麦磨粉及馒头、面条品质的影响

以我国和CIMMYT的41份春小麦品种（系）为材料,研究了puroindoline基因型、SKCS硬度指数、出粉率、面粉灰分含量、面粉色泽（L*、a*和b*）、吸水率、总戊聚糖和水溶性戊聚糖含量以及馒头和面条品质之间的关系。结果表明,5份为Pina-D1a/Pinb-D1a类型,28份为PINA蛋白缺失（Pina-D1b/Pinb-D1a）类型,7份为Pina-D1a/Pinb-D1b类型,1份（青春533）为Pina-D1a/Pinb-D1c类型。籽粒硬度与面粉吸水率呈极显著正相关,相关系数为0.80,而与面粉亮度L*呈极显著负相关,相关系数为－0.77。Puroindoline突变型的硬度值、出粉率、吸水率及馒头重量、体积、宽度和总分均显著高于野生型,PINA蛋白缺失类型（Pina-D1b/Pinb-D1a）的籽粒硬度、面粉灰分含量、面粉a*绝对值和水溶型戊聚糖含量均显著高于Pina-D1a/Pinb-D1b类型,而馒头外观分和面条软硬度分值则显著低于后者。Pina-D1a/Pinb-D1a类型的面条L*值、L*－b*值和软硬度分值显著高于PINA蛋白缺失类型,而馒头外观颜色和面条b*值则显著低于后者。综合分析表明,Pina-D1a/Pinb-D1b类型馒头和面条品质略优于Pina-D1a/Pinb-D1a和Pina-D1b/Pinb-D1a。     

华山新麦草籽粒硬度吲哚蛋白基因的分离与序列分析

采用AS-PCR技术,从华山新麦草基因组DNA中分离获得了其籽粒硬度吲哚蛋白Pina(HM 448475)和Pin b(HM448476)的基因序列.DNA序列分析显示,这2条序列相似性仅为69.25％,它们与小麦、山羊草、黑麦、燕麦和大麦亲缘种属植物等的Pin a和Pin b基因序列具有93％以上的一致性;推导的氨基酸序列分析显示,序列HM 448475(Pin a)和HM 448476(Pin b)都具有籽粒硬度吲哚蛋白基因的19个氨基酸残基组成的信号肽,与脂类易于结合的色氨酸结构域WRWWKWWK( Pin a)或WPTKWWK( Pin b),以及位置固定的10个半胱氨酸残基等典型结构特征,同时,这2条序列与小麦、山羊草等亲缘植物的Pin a和Pin b基因氨基酸相比,分别有15个和8个主要位点的差异;系统进化树分析显示,序列( HM 448475)可能为Pin a基因家族中的一个新类型,而序列(HM 448476)与智利大麦的Hordoindoline b基因具有相对较近的亲缘关系.研究表明,华山新麦草含有与麦类作物差异较大的控制籽粒硬度的等位基因.该研究对保护利用华山新麦草、丰富小麦籽粒硬度基因资源具有一定的理论意义和应用价值.     

CIMMYT新型人工合成小麦Pina和Pinb基因等位变异

六倍体人工合成小麦由硬粒小麦（Triticum turgidum subsp. durum）与粗山羊草（Aegilops tauschii Coss.）杂交产生,是研究小麦进化过程中基因变异的重要材料。以国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）提供的57份由野生二粒小麦（T. turgidum subsp. dicoccoides）与粗山羊草杂交产生的新型人工合成六倍体小麦为材料，用单籽粒特性测定仪和Pina、Pinb特异性PCR引物对其籽粒硬度变异以及控制籽粒硬度的主效基因Pina和Pinb的分布情况进行了研究。结果表明，这些材料的SKCS硬度值变异较大，从10.5到42.6，其中15~30的占78%。共有Pina-D1a、Pina-D1c、Pinb-D1h和Pinb-D1j 4种等位变异型，基因型为Pina-D1a/Pinb-D1j的8个，占14%；基因型为Pina-D1c/Pinb-D1h的49个，占86%。方差分析表明，基因型Pina-D1a/Pinb-D1j与Pina-D1c/Pinb-D1h对籽粒硬度的影响差异不显著，但父本粗山羊草和母本野生二粒小麦以及二者间的互作对籽粒硬度有显著影响，说明除Pina和Pinb外，还有其他微效基因影响籽粒硬度的形成。     

陕麦139抗条锈病基因遗传分析

利用常规遗传和单缺体遗传分析方法,研究了小麦抗条锈病新种质陕麦139中抗病基因的遗传方式。结果表明,陕麦139×辉县红和陕麦139×阿勃两组合F₁植株对条中32表现近免疫。F₂群体对条中32抗性调查表明, 陕麦139×阿勃组合和陕麦139×辉县红组合的抗感比例分别为203∶16和210∶13,经卡方检验, 抗感分离比符合15∶1 (χ²值分别为0.26和0.02, χ²_0.05,1 = 3.84), 说明陕麦139所含抗性基因对条中32的抗性受2对独立遗传显性位点控制。21个单缺体组合的F₂群体苗期室内接种条中32的抗性分离调查结果表明,阿勃1BN´陕麦139组合抗感分离比例为75∶0 (χ²=4.65,χ²_0.05,1 = 3.84),阿勃2DN´陕麦139组合抗感分离比例为132∶2 (χ²=4.40,χ²_0.05,1 = 3.84),远远偏离15∶1,其余19个组合的抗感分离比例经卡方测验均符合15∶1。表明该抗条锈病基因位于1B和2D染色体,暂被分别命名为YrSM139-1B和YrSM139-2D。利用284对SSR引物检测F₂群体的抗感池和单株,发现YrSM139-1B与SSR标记Xgwm273紧密连锁,即该标记可作为YrSM139-1B抗条锈病基因的标记。利用Xgwm273对陕麦139的亲本分析表明, YrSM139-1B抗条锈病基因来自野生二粒小麦AS846。     

不同栽培措施下冬小麦灌浆模拟研究

1994年在河北省衡水市邓庄中加合作试验站 ,结合田间试验对不同管理措施下冬小麦的灌浆过程进行了研究。结果表明 :粒重的大小主要取决于灌浆时间和灌浆强度 ,小麦子粒的灌浆过程可用Logistic函数描述。小麦生长前期的水分胁迫有利于加快其发育过程 ,促使早抽穗灌浆。灌浆期较好的水分状况可延缓小麦的灌浆进程 ,但较大灌浆速率持续的时间较长 ,千粒重的潜力值较大。小麦的群体密度是影响收获千粒重的主要因素之一 ,随着穗密度的增大 ,灌浆速率和千粒重逐渐降低。随着施N量的增加 ,小麦的千粒重降低 ,这主要与施N的增穗作用有关。     

粒重基因TaCwi-A1等位变异在黄淮麦区小麦品种(系)中的分布及功能分析

为探讨小麦粒重基因TaCwi-A1等位变异TaCwi-A1a和TaCwi-A1b在育种实践中的应用价值,首先利用TaCwi-A1功能标记对539份黄淮麦区小麦品种(系)进行分子检测,确定各供试材料的等位变异类型,从而获得TaCwi-A1a和TaCwi-A1b 2种等位变异的分布频率。对审定品种、参加区试品系以及自育品系进行了千粒质量(3个不同生长环境)及粒长、粒宽和籽粒面积(1个生长环境)测试分析,比较TaCwi-A1a和TaCwi-A1b等位变异籽粒表型性状的差异性。结果表明,在539份黄淮麦区小麦资源中TaCwi-A1a的分布频率为65.03%,TaCwi-A1b的分布频率为34.97%,TaCwi-A1a的分布频率明显高于TaCwi-A1b。籽粒表型性状分析表明,无论是审定品种,还是参加区试品系和自育品系,在3个生长环境下,TaCwi-A1a基因型材料的千粒质量均值都显著高于TaCwi-A1b;TaCwi-A1a基因型材料的粒长和粒宽均显著高于TaCwi-A1b。进一步验证了TaCwi-A1a等位变异的籽粒表型性状增效功能,说明其对粒重及其构成要素是优异的等位变异。此外,本研究鉴定了黄淮麦区中TaCwi-A1等位变异的分布情况,为亲本选配提供了参考。     

2种裸燕麦籽粒硬度测定方法比较

裸燕麦（Avena nuda L.）籽粒硬度与其在收获、清洗和加工过程中籽粒的破损程度密切相关,也对其加工品质和食用品质有重要影响。确定裸燕麦籽粒硬度检测方法是全面了解其籽粒硬度形成机制的基础。利用单粒谷物特性测定仪（single kernel characterization system,SKCS）和质构仪（texture analyzer,TA）检测10份在仓储含水量条件下裸燕麦籽粒的硬度。结果表明,SKCS法测得硬度值为负值,变幅为-47.69~-15.81,且数据准确性较差;经过对籽粒形变量、压缩位移和上样量的统计分析,TA法是随机选取100颗籽粒,在籽粒形变35%时获得压缩至籽粒0.30mm位移处的硬度值,变幅为13.87’33.59N,数据能准确代表该材料的硬度值。籽粒硬度值受籽粒物理结构的影响,SKCS法测得硬度值与籽粒长呈正相关,TA法测得硬度值与籽粒宽呈正相关,相关系数分别为0.64和0.65。在籽粒物理特性和硬度值准确度等因素的综合评价下,质构仪更适合用于检测裸燕麦籽粒硬度。