小麦高分子量谷蛋白亚基1Dx5的AS-PCR分子鉴定

小麦高分子量谷蛋白亚基Glu—D1位点上1Dx5—1Dy10和1Dx2—1Dy12分别紧密连锁,与小麦面包加工品质的优劣密切相关。为了加速小麦品质育种进程,利用1Dx5亚基特异PCR标记鉴定了67份小麦品种（系）的谷蛋白Glu—D1位点,有22个品种扩增出478bp特异片段,表明这些品种具有1Dx5亚基;45份品种未扩增出478bp特异片段,表明其不具有1Dx5亚基,1Dx5亚基出现频率为32．8％。PCR标记的鉴定结果与SDs-PAGE电泳结果一致,通过比较,初步建立了鉴定1Dx5亚基的稳定扩增体系。     

中国小麦品种高分子量谷蛋白亚基和低分子量谷蛋白亚基组成分析

为给我国优质小麦品种的选育和改良提供科学依据,应用SDS-PAGE方法对我国235份推广品种和高代品系的HMW-GS和LMW-GS组成与分布进行了分析。结果表明,HMW-GS和LMW-GS分别具有39和40种带型组合;5个位点共发现34个等位基因。Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1分别有3、8和6个变异位点;亚基1、Null、7＋9、5＋10和2＋12是主要的HMW-GS类型,频率分别为46．2％、46．2％、44．5％、47．0％和48．3％。Glu-A3和Glu-B3位点（本文不涉及Glu-D3）分别具有6和11个变异位点。Glu-A3c、Glu-A3d、Glu-B3e和Glu-B3j是主要的LMW-GS类型,频率分别为55．1％、21．6％、28％和28．8％。本研究还发现,在品种Z75和绵阳96-319的Glu-D1位点上,亚基组合形式为5＋12;在品种周92034的Glu-D1位点,亚基组合形式为2＋10。虽然这两种组合形式在本研究中出现的频率很低,但这两种亚基组合在以前的研究中很少出现。     

野生二粒小麦高分子量谷蛋白亚基的多态性分析

采用十二烷基磺酸钠 -聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS- PAGE)方法 ,对 172份来自以色列的野生二粒小麦的高分子量谷蛋白亚基 (HWM- GS)组成进行了鉴定和分析。结果发现 ,这 172份野生二粒小麦 1B染色体上的HMW- GS有 19种变异类型 ,比普通小麦 1B染色体上 HMW- GS的变异类型丰富得多 ,其中有 8种 (6 * 8* ,6 8* ,2 2 ,6 * 8,7* 9,7* 9* ,7* 8* ,7* 8)为普通小麦中不常见类型 ,各个亚基的分布频率不同 ,17 18亚基分布频率最高 (2 9.6 5 % ) ,并且存在 3种普通小麦中不存在的特殊亚基 (图 1中加 ?的类型 ) ;1A染色体上的 HMW- GS有4种变异类型 ,其中一个亚基 (自定义为 1* )以前未见报道。发现野生二粒小麦 HMW- GS组成中 Glu- B1位点的 17 18亚基和 Glu- A1位点的 1亚基出现频率比普通小麦中出现的频率高。这些试验数据可为野生二粒小麦上特异HMW- GS的进一步研究与利用提供理论依据。     

小麦高分子量谷蛋白亚基一级结构分析

为从一级结构水平揭示小麦高分子量麦谷蛋白亚基的结构、功能及其进化上的关系,利用生物信息学软件(DNAMAN)对已在GenBank数据库中登录的22个小麦高分子量麦谷蛋白亚基序列进行了分析.结果表明,这些高分子量谷蛋白亚基平均含氮量为16.186%;其各种氨基酸含量基本恒定,其中谷氨酰胺含量最高(33.74%),且主要以QQ形式连接在一起,这种结构特点可能影响小麦面粉的加工品质;同时在一级结构序列上还发现有232个保守的氨基酸位点(56个单个氨基酸座位和一些长短不同的氨基酸片段),较大的保守性氨基酸片段主要为AEGEAS-QLQCER/HEL,GSFY PG/SETTP-QQLQQ,YYPGQAS/FP/SQQ/RP/SGQG/RQQ,PGQGQQ/PG/A/YYPTS-QQ等;分别有6组共13个序列相似度均达到100%,推测这些高分子量谷蛋白亚基在进化上具有较强的保守性.     

小麦高分子量谷蛋白亚基基因分子育种研究进展

为给小麦品质改良工作者提供通过分子生物技术优化HMW-GS组成方面的全面信息,综述了HMW-GS的基因克隆、分子标记以及基因工程改良三个方面近年来的国内外研究进展.迄今为止, 被克隆和测序的HMW-GS基因已有20多个,即1Ax1、1Ax2*、1Ax2*B、1Ay1、1Bx7、1Bx9、1Bx17、1Dx2、1Dx5、1Bx20、1By8、1By9、1Dy10、1Dy12、1AxNull、1Bx14、 1Bx23、1Dx2.2、1Dx2.1、1Dy10.1、1Dy12t等,还不断有新的基因被发现和克隆.克隆方法可概括为两种:一种是以HMW-GS克隆作为探针筛选cDNA或基因组DNA文库, 从而获得所需的靶基因序列, 然后再选择合适的载体进行克隆测序;另一种则是采用PCR技术.HMW-GS基因的分子标记方法主要有RFLP法、PCR法和SNP(单核苷酸多态性)法.目前已有研究者通过基因工程方法将部分外源HMW-GS基因导入小麦,有效地改善了受体品种的加工品质.     

50份哈萨克斯坦小麦高分子量谷蛋白亚基解析

为发掘优良的小麦种质资源,利用SDS-PAGE技术分析了50份哈萨克斯坦小麦种质高分子量谷蛋白亚基组成及其品质得分。结果表明,50份供试材料中共检测到8种亚基类型,其中在 Glu-A1位点有2种亚基类型（Null,1）, Glu-B1位点有2种亚基类型（7＋8,7＋9）,在 Glu-D1位点有4种亚基类型（5＋10, 2＋10,2＋12,4＋12）。利用PCR分子标记对所得到的高分子量谷蛋白亚基进行验证,结果一致。在50份哈萨克斯坦小麦中,优质亚基1、7＋8、5＋10的出现频率较高,分别为34%、22%、56%。亚基组合Null/7＋9/5＋10在所有亚基组合类型中出现频率最高,为28%,品质得分为7分,而组合1/7＋8/5＋10出现频率仅为8%,品质得分为10分;供试材料品质得分大多为7、8分,平均为7.10分。出现频率较高的优质亚基可以作为改善现有品种亚基组成状况的亲本材料。     

圆锥小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

为了寻找新的基因资源，为小麦品质改良提供基础材料，应用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法，对中国西部和北部地区123份圆锥小麦材料高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成进行了分析，共检测到15种HMW—GS组合类型。14个等位变异中有5种类型即Glu-Al-Ⅰ、Glu-B1-Ⅰ、Glu-B1-Ⅱ、Glu-B1-Ⅲ、Glu-B1-Ⅳ在普通小麦中不常见。类似于17 18亚基组合的Glu-B1-Ⅲ分布频率高达到63．40％，亚基2^*出现的频率远远高于普通小麦，另外发现一份含有编码与小麦抗病性关系密切的21亚基的材料可应用于小麦抗病育种中。分析结果表明，圆锥小麦的HMW—GS共有丰富的多态性和亚基组合类型，优质亚基分布频率高，是小麦育种的宝贵基因资源。     

小麦F1籽粒高分子量谷蛋白亚基的遗传表现

为给小麦品质育种提供参考依据,选用6个亲本,采用不完全双列杂交组配15个杂交组合以及2个反交组合,应用电泳分析及美国SYNGENE公司生产的凝胶成相系统,通过亚基分布高度和亚基自然体积,定量研究了杂种F1籽粒亚基的遗传表现.结果表明,在15个杂交组合中,有9个组合的F1籽粒表现为亚基的共显性,并且这9个组合的共显亚基均有倾母现象,具体表现为来自母本的亚基谱带浓深,来自父本的亚基谱带浅淡,并且正交组合的亚基分布高度和自然体积明显大于反交组合.例如小偃6号×安农91168正交组合14 15亚基的分布高度为21 537.164 11 184.908,自然体积为14 076 547.00 5 865 792.50,而其反交组合14 15亚基的分布高度为20 005.104 9 006.540,自然体积为9 343 796.00 2 183 145.00,前者明显高于后者.同时,发现了15个组合中有6个组合F1籽粒亚基出现缺失或表达沉默,缺失或沉默的亚基主要为2 12和5 10.     

国内外小麦种质材料高分子量谷蛋白亚基组成分析

为了给小麦品质遗传改良中亲本的选配提供参考依据,利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）对108个国内育成小麦品种（系）、40份国外引进小麦种质系和34个地方小麦品种的高分子量谷蛋白亚基组成（HMW—GS）进行了分析。结果表明,在分析的182份小麦材料中,共检测到Glu-A1位点编码的HMw—GS有三种类型,分别是Null、1和2#,其中Null出现频率较高（58．80％）;Glu-B1位点编码的HMw—GS有7＋8、7＋9、14＋15、6＋8、8、7、17＋18、13＋16、6、21共10种类型,其中7＋8和7＋9出现的频率较高,分别为38．47％和34．62％;Glu-D1位点编码的HMw—GS有2＋12、5＋10、5＋12、4＋12、2＋10和10共6种类型,其中2＋12出现的频率最高（70．33％）。共检测到41种HMW-GS组合变异类型,其中“NuU,7＋8,2＋12”、“NuU,7＋9,2＋12”、“1,7＋8,2＋12”和“1,7＋9．2＋12”出现频率较高,分别为20．33％、18．69％、9．34％和7．70％;且检测到多种优质亚基的聚合体。在分析的我国小麦材料中5＋10和2#亚基较少,但含有13＋16亚基;国外材料中的5＋10和2#亚基相对较多,且含有稀有的亚基组合类型。     

小麦高分子量谷蛋白亚基与品质性状的关系

为了明确甘肃省小麦的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW—GS)组成及其对品质的贡献率，选用30个甘肃省近几年推广品种、后备品系及优良亲本，分析了它们的HMW—GS、品质性状及其之间的关系。结果表明：(1)适宜于甘肃省种植和利用的小麦品种(系)的HMW—GS类型较丰富，但与优质有关的亚基(2^*，17 18，14 15，5 10)分布频率较低；(2)Glu—A1和Glu—D1位点的等位变异与品质性状关系密切，特别是Glu—D1位点含有5 10亚基的品种比含有2 12亚基的品种沉淀值高、稳定时间长，且稳定时间的差异达到极显著水平。其余品质性状如湿面筋含量、粗蛋白含量等之间的差异不显著。     

Technological quality of field grown transgenic lines of commercial wheat cultivars expressing the 1Ax1 HMW glutenin subunit gene

Ten transgenic lines were studied which expressed a transgene encoding HMW subunit 1Ax1 in three elite spring wheat cultivars: Imp, Canon and Cadenza. These lines contained one to five copies of the transgene and the 1Ax1 subunit was expressed as 1–20% of the total glutenin protein. These lines were grown in field trials in a continental, arid climate (Martonvásár, Hungary) over two years (2004, 2005). The expression of the transgenes and their effects on the grain properties were stably inherited over the two years. Significant differences in yield were observed between three of the transgenic lines and the original genotypes, but no differences were found in their adaptiveness. Clear differences were found in the technological and rheological properties of four lines, with all the parameters characterising dough strength and extensibility (GI, W, G, Re, Ext, A) changing significantly. These differences were associated with increases in the ratio of HMW/LMW subunits and decreases in the ratios of 1Dx/1Dy and 1Bx/1By subunits. Two transgenic lines of cv Imp had high over-expression of the 1Ax1 subunit which in one line resulted in an overstrong type of dough, similar to that described previously for lines over-expressing HMW subunit 1Dx5. Transformation of cvs. Canon and Cadenza resulted in two lines with increased dough stability due to the significantly improved gluten quality. It is concluded that significant changes in the structure of the glutenin polymers caused by the altered ratio of x-type to y-type HMW subunits led to the changes in flour functional properties.     

Mixing properties and dough functionality of transgenic lines of a commercial wheat cultivar expressing the 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 HMW glutenin subunit genes

In this work we report the effects of the HMW-GS 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 on the breadmaking quality of the bread wheat cultivar Anza that contains the HMW-GS pairs 1Dx2 + 1Dy12 and 1Bx7* + 1By8, and is null for the Glu-A1 locus. This allows the characterization of individual subunits 1Dx5 and 1Dy10 in the absence of subunit 1Dx5, and the interactions between these subunits and subunits 1Dx2 and 1Dy12 to be determined. Three transgenic lines termed T580, T581 and T590, containing, respectively, the HMW-GS 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 were characterized over 3 years using a range of widely-used grain and dough testing methods. The transgenic subunits 1Ax1, 1Dx5 and 1Dy10 accounted for 25.2%, 20.3% and 17.9%, respectively, of the total HMW-GS in the three transgenic lines. Although lines T581 and T590 expressed similar levels of subunits 1Dx5 and 1Dy10 they had different effects on other aspects of protein composition, including changes in the ratios of glutenin/gliadin, of HMW/LMW-GS, the 1Dx2/1Dy12, the x-type/y-type HMW-GS and the proportions of high molecular mass glutenin polymers. In contrast, lines transformed to express subunits 1Ax1 and 1Dx5 showed similar changes in protein composition, with higher protein contents and decreased ratios of glutenin/gliadin and 1Dx2/1Dy12. In addition, both transgenic lines showed similar increases in the ratio of x-type/y-type subunits compared to the control line. The transgenic lines were analysed using Farinograph, Mixograph and Alveograph. This confirmed that the expression of all three subunits resulted in increased dough strength (and hence breadmaking quality) of the cultivar Anza. A beneficial effect of subunit 1Dx5 has not been reported previously, transgenic wheat lines expressing this subunit giving overstrong dough unsuitable for breadmaking. However, the expression of subunit 1Dy10 had a greater effect on breadmaking quality than subunits 1Ax1 and 1Dx5. The Farinograph parameters such as dough stability and peak time were increased by 9.2-fold and 2.4-fold, respectively, in line T590 (expressing 1Dy10) with respect to the control line. Similarly, the Mixograph mixing time was increased by four-fold and the resistance breakdown decreased by two-fold in line T590 compared with the control line. The Alveograph W value was also increased by 2.7-fold in line T590 compared to the control line. These transgenic lines are of value for studying the contribution of specific HMW-GS to wheat flour functional properties.     

小麦高、低分子量麦谷蛋白亚基对品质性状的影响

为给小麦品质改良提供理论依据,以6个国家的532个品种(系)为材料,分析了小麦高、低分子量麦谷蛋白亚基与品质性状的关系。结果表明,各位点上不同的等位变异对品质性状的效应存在显著差异,亚基1、2*、17+18、5+10、GluA3f、GluB3b和GluB3g对面团形成时间和稳定时间具有显著的正向效应;亚基N、1、14+15、17+18、7+8、2+12、3+12、4+12、GluB3d、GluB3f、GluB3h和GluB3g对蛋白质和湿面筋含量具有显著正向效应;从亚基对品质性状的综合影响来看,1、17+18、GluA3f、GluB3g和GluB3f可作为优势亚基。具有1、17+18、2+12和1、17+18、5+10高分子量麦谷蛋白亚基组合的品种(系)综合品质性状显著优于含有N、14+15、2+12亚基组合的品种(系);具有低分子量麦谷蛋白亚基组合GluA3c、GluB3g,GluA3d、GluB3g和GluA3f、GluB3b品种(系)的综合品质性状显著优于含有GluA3b、GluB3j亚基组合的品种(系)。     

粗山羊草高分子量谷蛋白亚基组成分析

为了发现能够用于小麦品质改良的优异高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS),应用SDS-PAGE技术分析了47份粗山羊草Glu-Dt1位点的HMW-GS组成,分别检测到5种x-型亚基(1.1t、1t、1.5t、2t、3t)和4种y-型亚基(10.1t、11t、12t、12.4t).其中,1Dx1.1t是1种新的x-型亚基,它的迁移率比普通小麦的1Ax1亚基稍慢,这是目前在粗山羊草中发现的分子量最大的HMW-GS.供试粗山羊草中有8种HMW-GS组合类型:1.1t 11t、1t 11t、1.5t 12t、2t 10.1t、2t 11t、2t 12t、2t 12.4t和3t 11t.其中,1.1t 11t和2t 12.4t未见报道.     

高分子量麦谷蛋白亚基变异与加工品质关系的研究

用扬麦１５８分别与强面筋品种安农９１９２和Ｋａｒｌ组配成２个杂交组合,分析了其Ｆ４代９３个株系的高分子量谷蛋白亚基组成及有关品质性状,研究了不同的高分子量麦谷蛋白亚基及亚基组合对品质性状的影响。结果表明,Ｇｌｕ－Ａｌ的等位变异（亚基１和Ｎ）Ｇｌｕ－ｄｌ的等位变异（亚基５＋１０和２＋１２）对ＳＤＳ沉淀值、和面时间、耐揉性和ＧＭＰ含量有显著影响,对蛋白质含量、和面图峰高的影响较小。亚基１和５＋１０与强     

Physical Characterisation of the N-Terminal Domain of High-Molecular-Weight Glutenin Subunit Dx5 from Wheat

The high-molecular-weight (HMW) glutenin proteins from wheat are storage proteins. Despite considerable research effort, relatively little is known about the factors that determine their properties. Their sequences are homologous and can be divided into three domains which differ considerably in composition. In order to characterise their individual contributions to the HMW properties, the domains of HMW subunit Dx5 have been cloned. In this paper, the cloning of the N-terminal A-domain is described together with its production in and purification fromEscherichia coli.The protein was insoluble in aqueous solutions under a range of conditions except in the presence of low amounts of sodium dodecyl sulphate. Comparison of the solubility characteristics of the A-domain with those described for HMW Dx5 indicated that the A-domain determined the solubility of HMW Dx5. Changes in circular dichroism and fluorescence spectra indicated that the structure content of the A-domain was pH dependent and was highest at low pH. Thermal and urea denaturation studies showed the presence of two independently unfolding parts in the A-domain; the stability of one decreased with pH, the other was less affected by changes in pH. A stretch of 38 residues containing the cysteines that are important for the in-vivo crosslinking of HMW proteins is probably responsible for the observed pH dependence. Implications of the observations for the full-length HMW proteins are discussed.     

四川小麦品种高、低分子量麦谷蛋白基因和1B/1R易位的分子标记鉴定

为给四川小麦品质育种提供参考信息,利用7个HMW-GS、17个LMW-GS和1个1B/1R易位的特异分子标记,对105份2000年后育成的四川小麦品种进行上述基因检测。结果表明:(1)针对HMWGS,在Glu-A1位点,含Ax2*的品种有2份,频率为1.9%;在Glu-B1位点,含Bx7、Bx20、Bx17、By8和By9的品种分别有73、26、4、45和30份,频率分别为69.5%、24.8%、3.8%、42.9%和28.6%,未检测到含Bx7OE的品种;在Glu-D1位点,含Dx5的品种有65份,频率为61.9%。(2)针对LMW-GS,在Glu-A3位点,含Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3d和Glu-A3f的品种分别有2、2、63、29和9份,频率分别为1.9%、1.9%、60.0%、27.6%和8.6%,未检测到含Glu-A3e和Glu-A3g的品种;在Glu-B3位点,含Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3f、GluB3g和Glu-B3i的品种分别有18、10、1、75和1份,频率分别为17.1%、9.5%、1.0%、71.4%和1.0%,未检测到含Glu-B3a、Glu-B3c、Glu-B3e和Glu-B3h的品种。(3)含1B/1R易位的品种有36份,频率为34.3%。(4)组合6种和5种以上优质基因的品种分别有2份(频率为3.8%)和15份(频率为14.3%)。可利用这些品种作为亲本,在四川小麦品质育种中逐步导入优质基因Ax2*、Bx7、By8、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3d、Glu-A3b和Glu-B3b,并淘汰1B/1R易位,优化四川小麦面筋优质基因组成。     

种植密度对小麦籽粒HMW GS含量及GMP粒度分布的影响

为给小麦优质栽培提供理论依据,以强筋小麦品种藁优8901和中筋小麦品种泰农18为材料,研究了高（HD,24×10⁵·hm^-2）、中（MD,18×10⁵·hm^-2）、低（LD,12×10⁵·hm^-2）3个种植密度对小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基（HMW GS）含量和谷蛋白大聚合体（GMP）形成的影响。结果表明,在不同种植密度下,藁优8901的GMP含量表现为MD＞HD＞LD,而泰农18则表现为MD＞LD＞HD,均以MD的最高。不同密度条件下藁优8901籽粒的总HMW GS含量均高于泰农18,表明强筋小麦具有较强的谷蛋白积累能力。2个品种籽粒的单个HMW GS含量对不同种植密度的响应不同,但都以MD的最高,种植密度过高、过低均不利于小麦籽粒HMW GS含量的提高。GMP的粒度分析表明,MD处理提高了2个品种籽粒GMP大颗粒（粒径＞100 μm）体积百分比,说明中等种植密度有利于大粒径GMP颗粒的形成。