1BL/1RS易位系HMW-GS组成与品质分析

为深入挖掘1BL/1RS易位系的品质育种潜力,对收集的300份1BL/1RS易位系的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成及其品质性状进行了分析。在300份1BL/1RS易位系 Glu-1位点上共检出12种HMW-GS类型和27种HMW-GS组合,表明这些1BL/1RS易位系具有较高的遗传多样性。在 Glu-A1位点上,亚基Null和1亚基的出现频率分别为47.67%和52.33%; Glu-B1位点有7种等位变异,其中出现频率最高的为7+9亚基对(58.67%); Glu-D1位点有3种等位变异, 2+12亚基对为主要类型,出现频率为71.33%。亚基组合类型中,"Null/7+9/2+12"的出现频率最高(31. 67%)。 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1编码优质HMW-GS的比例分别为52.33%、38.34%和16.00%,其中31份1BL/1RS易位系在3个位点均编码优质HMW-GS类型。300份1BL/1RS易位系的品质变异范围较大,有9份材料具有较高的品质育种价值。     

利用多重PCR技术鉴定小麦背景中的1BL·1RS易位和Glu-D1d

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)对小麦面粉加工品质有促进作用,尤其是Glu-D1d基因编码的1Dx5+1Dy10亚基能增加面团的筋度和弹性.小麦背景中的1BL·1RS易位对小麦面粉加工品质有显著的负面影响.因此,在小麦品质育种中如何判定小麦背景中是否含有1BL·1RS易位和HMW-GS的Glu-D1d基因具有重要意义.本研究利用3对分别检测1BL·1RS易位、Glu-B3和Glu-D1位点的共显性特异标记,结合SDS-PAGE鉴定,对16份已知遗传背景和Glu-D1x等位基因材料及38株(周麦18×烟农19)F2群体进行了分析,探索出适合同时鉴定小麦背景中1BL·1RS易位和Glu-D1d基因的多重PCR技术实验体系,并采用该体系对国内外352份小麦品种(系)进行了鉴定.结果表明,该体系是同时鉴定小麦背景中1BL·1RS易位和Glu-D1d基因的一种非常有效、简便可行的实验方法,可在标记辅助选择(MAS)育种中应用.     

利用多重PCR技术鉴定小麦背景中的1BL·1RS易位和Glu-D1d基因(英文)

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)对小麦面粉加工品质有促进作用,尤其是Glu-D1d基因编码的1Dx5+1Dy10亚基能增加面团的筋度和弹性。小麦背景中的1BL.1RS易位对小麦面粉加工品质有显著的负面影响。因此,在小麦品质育种中如何判定小麦背景中是否含有1BL.1RS易位和HMW-GS的Glu-D1d基因具有重要意义。本研究利用3对分别检测1BL.1RS易位、Glu-B3和Glu-D1位点的共显性特异标记,结合SDS-PAGE鉴定,对16份已知遗传背景和Glu-D1x等位基因材料及38株(周麦18×烟农19)F2群体进行了分析,探索出适合同时鉴定小麦背景中1BL.1RS易位和Glu-D1d基因的多重PCR技术实验体系,并采用该体系对国内外352份小麦品种(系)进行了鉴定。结果表明,该体系是同时鉴定小麦背景中1BL.1RS易位和Glu-D1d基因的一种非常有效、简便可行的实验方法,可在标记辅助选择(MAS)育种中应用。     

黄淮麦区部分小麦品种(系)1BL/1RS易位的分子检测

为了明确黄淮麦区小麦品种(系)中1BL/1RS易位系的分布情况,为选育优质小麦品种提供亲本选配的相关信息,利用1BL/1RS小麦-黑麦复合PCR分子标记,对211份供试材料进行了检测.结果表明,供试材料中,非1BL/1RS品种(系)118份,占55.9%;1BL/1RS品种(系)81份,占38.4%;1BL/1RS易位杂合品种(系)12份,占5.7%.各育种单位在1BL/1RS品种(系)的利用上有显著差异.在66份大面积推广的品种中易位系占45.5%,略高于全部供试材料中1BL/1RS的频率.强筋小麦品种绝大多数为非易位系.     

新疆小麦1BL/1RS易位和 Dx5基因的多重PCR检测及其面筋品质分析

为了给新疆小麦面筋品质改良提供参考依据,利用多重PCR体系对267份新疆冬、春小麦品种中1BL/1RS易位和 Dx5基因的分布进行了检测,并测定了其中181份小麦品种的面粉蛋白质含量、湿面筋含量、Zeleny沉淀值以及面团特性等品质性状。结果表明,新疆小麦品种中,1BL/1RS易位品种有55份,占20.6%,含有 Dx5基因的品种有76份,占28.5%。冬小麦品种中1BL/1RS易位系分布频率（26.6%）显著高于春小麦（9.6%）,而春小麦品种中 Dx5基因的分布频率（31.9%）高于冬小麦（26.6%）。在新疆小麦农家品种、引进品种和自育成品种中,1BL/1RS易位和 Dx5基因的分布频率也存在明显差异。分析表明,1BL/1RS和非1BL/1RS小麦品种的主要面筋品质性状（如Zeleny沉淀值、峰值高度、8 min宽度等）达到显著性差异（P＜0.05）,1BL/1RS小麦中含 Dx5和不含 Dx5基因品种的面筋指数、Zeleny沉淀值、峰值时间和8 min面积等5个参数差异达到显著水平（P＜0.05）。多重PCR体系检测结果可靠稳定,节省实验经费和时间,提高了效率,可用于小麦分子辅助育种。     

部分小麦品种(系)品质相关基因的分子检测

为了了解小麦品种(系)的遗传信息,提高优质小麦育种的效率,利用已有的品质相关基因的分子标记(Dx5、Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1、1BL/1RS、PPO18和PPO29)检测了144份黄淮麦区、3份国内其他麦区和8份德国品种(系)的基因等位变异类型。结果表明,5+10亚基类型、Wx-B1b和1BL/1RS易位的出现频率分别为34.8%、2.0%和47.1%,郑麦、新麦、淮麦、烟台以及徐麦等系列小麦品种(系)5+10亚基出现频率较高,而周麦系列中频率较低;未检测到Wx-A1b、Wx-D1b以及双缺失类型的材料;2A染色体上PPO等位基因Ppo-A1a(高PPO)、Ppo-A1b(低PPO)及杂合型基因型出现频率分别为45.8%、49.7%和4.5%,2D染色体上PPO等位基因Ppo-D1a(低PPO)和Ppo-D1b(高PPO)基因型出现频率分别为47.1%和52.9%,两个基因组合类型Ppo-A1b/Ppo-D1b(中等PPO)的出现频率最高,为29.0%,Ppo-A1a/Ppo-D1a(中等PPO)、Ppo-A1a/Ppo-D1b(双高PPO)以及Ppo-A1b/Ppo-D1a(双低PPO)的出现频率依次为23.9%、21.9%和20.6%;聚合多个优质基因的频率很低,同时含有5+10亚基、缺失1个Wx基因、非1BL/1RS易位以及双位点低PPO活性(Ppo-A1b/Ppo-D1a)的材料仅有1份(郑麦366),同时含5+10亚基、非1BL/1RS易位以及Ppo-A1b/Ppo-D1a的材料也仅占5.2%,应加大多个优异基因聚合品种的选育力度。     

小麦中的1BL/1RS染色体易位

1BL／1RS易位在世界小麦品种中广泛分布,在世界小麦育种特别是在中国小麦育种中占有重要地位。通过种间特定的染色体易位和替换,黑麦（Secale cereale L．）染色体1R的短臂（1RS）已存在于大量普通小麦（Triticum aestivwm L）的染色体组中,许多对农艺性状具有重要作用的基因和抗性基因由此从黑麦转入小麦基因组中。1RS主要用于转移抗真菌病害的基因,尤其是抗锈病、白粉病的基因（Yr9、Lr26、Sr31、Pm8）,1BL／1RS能增加小麦根系的生物量,并可提高小麦籽粒产量和蛋白质含量。然而,由于1RS替换了1BS,造成了1BS上重要基因位点Glu-3、Gli-1的丢失和1RS上Sec-1位点的引入。Sec-1编码的γ-黑麦碱、w-黑麦碱不能补偿Glu-3、Gli-1编码的低分子量麦谷蛋白和γ-醇溶蛋白、w-醇溶蛋白的品质效应,引起小麦的麦谷蛋白聚合物结构的改变和数量的减少。因此,1BL／1RS易位小麦面粉的烘烤加工品质较差,从而降低了1RS易位系小麦的利用价值。另一方面1BL／1RS易位小麦面粉的可溶性纤维含量高于一般小麦,对人体有益,因此利用不含黑麦碱的改良1BL／1RS新易位采替换中国小麦品种中普遍存在的1BL／1RS易位＋既可保持1BL／1RS易位系的优点又能改善其烘烤加工品质,这为提高1BL／1RS易位小麦的品质提供了新的途径。1RS片段能与异源细胞质互作导致雄性不育,这可用于小麦的杂种优势利用。本文主要阐述1BL／IRS易位的特征、检测方法、地理分布、在小麦育种中的应用以及给小麦品质带来的影响,并探讨了解决其负面影响的策略。     

中国部分冬、春小麦品种(系)1BL/1RS易位系的A-PAGE检测

为了在春小麦品质育种中合理利用种质资源,采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-pAGE)对来自中国部分冬、春麦区的106份小麦品种和132份品系进行1BL/1RS易位系检测.结果表明,供试材料中共有63份为1BL/1RS易位系,频率为26.5%.其中106份品种中30份为1BL/1RS易位系,占供试品种的28.3%,且不同麦区之间1BL/1RS易位品种的频率不同.东北春麦区未发现1BL/1RS品种;西北春麦区和新疆冬春麦区易位系频率较高,均为50%;北部春麦区和青藏高原冬春麦区易位系频率较低,分别为16%和25%;冬麦区1BL/1RS易位系频率也较高(44%).132份品系中,33份品系为1BL/1RS易位系,占供试品系的25%.     

ω-黑麦碱基因表达缺失的1BL/1RS易位系种质创新

1BL/1RS易位系是小麦育种的重要亲本,但1RS Sec-1位点表达的ω-黑麦碱是导致小麦加工品质不佳的重要因素。为消除ω-黑麦碱的不良影响,进一步挖掘1BL/1RS易位系的育种潜力,本研究利用低能N+离子束处理1BL/1RS易位系小麦干种子,利用醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)筛选ω-黑麦碱表达缺失突变株系,1RS染色体特异引物鉴定携带1RS染色体的突变株系,结果共创制出9个ω-黑麦碱基因Sec-1位点表达缺失的新的1BL/1RS易位系种质。农艺性状和品质性状分析结果表明,这些1BL/1RS易位系新种质的籽粒蛋白含量、面筋指数、稳定时间等加工品质性状显著提高,株高、穗数、千粒重等农艺性状无显著变化。ω-黑麦碱表达缺失突变体的育成为培育优质抗逆小麦品种提供了新的方法。     

陕西关中地区部分小麦新品种(系)的HMW-GS组成分析

为了解陕西省小麦新品种(系)的HMW-GS组成情况及优质亚基的分布特点,为陕西省小麦品质改良提供参考,利用SDS-PAGE电泳技术对参加陕西省2006~2007年度小麦品种区域试验和预备试验的60份小麦新品种(系)的HMW-GS组成及其品质得分进行了分析。结果表明,在参试的60份小麦新品种(系)中,共出现了13种亚基和16种亚基组合类型。Glu-A1位点的1(60.0%)和Null(36.7%)亚基、Glu-B1位点的7 8(38.3%)、7 9(41.6%)亚基和Glu-D1位点的2 12亚基(73.3%)是主要亚基;优质亚基14 15和5 10的出现频率分别为13.4%和20.0%;亚基组合Null/7 8/2 12和1/7 9/2 12为主要组合类型,其频率都为18.3%,优质亚基组合1/14 15/5 10的出现频率仅为3.3%;出现了一些携带17 18、6 8和20等稀有亚基和少见的亚基组合(如1/6 8/5 10、1/20/5 10和Null/7 9/3 12等)类型的材料。参试材料的HMW-GS品质评分平均7.1分,8分以上的材料有23个,占总材料数的38.3%。说明陕西省近年新育成的小麦新品种(系)Glu-1位点的遗传基础有所改善,但仍不太理想。在品质育种上,应加强优质亚基种质材料的引进、筛选与利用,同时加强优质亚基的聚合育种。     

宁夏引黄灌区冬小麦谷蛋白亚基组成和1BL/1RS易位分析及品质性状研究

为全面了解宁夏引黄灌区冬小麦品质概况,为冬小麦品质改良和粮食生产提供理论依据。选用冬小麦主栽品种、亲本材料和高代品系30份。用SDS-PAGE分析了其中18份材料的HMW—GS、LMW—GS组成和1BL／1RS易位系分布状况。并对23个冬小麦品种的营养与加工品质进行了研究。结果表明,2#、7＋9、2＋12、Glu-A3a、Glu-A3c、Glu-B3h和Glu—B3j在宁夏引黄灌区冬小麦中分布较广,1BL／1RS易位系分布相当普遍。分布频率为27．8％。参试品种的籽粒硬度、面粉PPO活性、SDS沉淀值、形成时间、稳定时间和评价值的变异范围较大,变异系数分别为25．37％、33．68％、21．42％、26．58％、43．95％和29．31％。多数冬小麦品种（系）的千粒重、出粉率和湿面筋含量低于对照宁春4号。而蛋白质含量、SDS沉淀值、吸水率和稳定时间优于宁春4号。供试品种（系）中。HMW-GS品质评分、籽粒硬度、蛋白质含量、SDS沉淀值均较高,并且不含1BL／1RS易位系的有烟优361、济麦20、鲁875067和923—9等,可用于宁夏引黄灌区冬麦品质改良。     

黄淮冬麦区强筋小麦品种的产量及品质分析

为了解当前黄淮冬麦区强筋小麦品种的产量和品质表现,选用9个近年来黄淮麦区育成、在河南省大面积推广种植的强筋小麦品种,种植于河南的郑州和泛区,按AACC或国标的方法对其蛋白质和淀粉品质进行分析。结果表明,供试强筋小麦品种的产量显著低于高产对照品种周麦18;有5个品种的有效穗数显著高于周麦18,有3个品种与周麦18差异不显著;分别有1个品种的穗粒数、千粒重与周麦18差异不显著,其余品种均显著低于周麦18。说明黄淮冬麦区强筋小麦品种的穗粒数和千粒重有待提高。分析各品种的品质指标,对于湿面筋含量,有5个品种在两个试点均达国标,有2个品种在一个试点达国标;弱化度、面包体积、面包评分等反映面筋质量的品质指标均表现为郑州点优于泛区点;弱化度、面包体积在2个试点的差异达极显著水平;面包评分在2个试点的差异达显著水平。含5+10亚基的品种中,非1BL/1RS易位品种的烘焙品质显著优于1BL/1RS易位品种。郑麦366、师栾02-1、新麦26的麦谷蛋白亚基构成和面包烘焙品质均较优。郑麦366、矮抗58的峰值黏度较高,淀粉糊化特性较好,适合制作优质面条。     

1RS／1BL易位对蓝粒小麦异代换染色体传递的影响

利用一个普通小麦与中间偃麦草形成的 4 E/ 4 D蓝粒二体代换系 ,同时也是一个 1RS/ 1BL 纯合易位系 ,与不同的普通小麦品种 (系 )杂交 ,以籽粒颜色作为标记性状 ,研究了 1RS/ 1BL 易位染色体对 4 E染色体在杂种中的传递行为的影响。结果发现 ,在杂种 F1 中 ,1RS/ 1BL易位极显著地降低了 4 E染色体通过雌雄配子传递的频率。但当1RS/ 1BL 易位染色体在杂种 F1 中以二体存在时 ,其对 4 E染色体传递的影响在雌雄配子中有所不同 ,可能会进一步降低 4 E染色体通过雌配子传递的频率 ,而在雄配子中 4 E染色体的传递频率则有所提高 ,导致 F2 籽粒颜色分离出现极显著变化。这一结果表明 ,4 E染色体在杂种中的传递强烈地受 1RS/ 1BL 易位染色体及其存在状态影响 ,也说明不同外源染色体位于同一小麦遗传背景中可能存在相互作用的制约     

Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系籽粒品质的影响

为了解 Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系品质的影响,用 Sec-1位点缺失突变体与郑麦7698多次回交,系谱法辅助分子标记多代选择后得到 Sec-1位点缺失的1BL/1RS易位系（简称 Sec-1位点缺失易位系）和正常1BL/1RS易位系（简称正常易位系）,并进行品质性状、抗病性及农艺性状鉴定。结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量和中峰值高度在 Sec-1位点缺失易位系和正常易位系之间差异不显著,而 Sec-1位点缺失易位系的面筋指数、面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、和面时间、中峰值宽度和8 min尾宽显著高于正常易位系。正常易位系的吸水率和衰落角显著大于 Sec-1位点缺失易位系。 Sec-1位点缺失易位系的条锈病抗性和白粉病抗性均低于正常易位系,但二者之间条锈病的病情指数差异不显著,而白粉病的病情指数差异达显著水平。正常易位系与 Sec-1位点缺失易位系间的千粒重、穗粒数、产量水平差异均不显著。综上所述, Sec-1位点缺失对小麦籽粒品质的正向调控作用显著,而对农艺性状的负面效应不显著, Sec-1位点缺失突变体是研究和改良小麦籽粒品质的优良遗传材料。     

西南地区普通小麦1BL/1RS易位系的DArT分子标记鉴定

为了准确了解小麦品系中1BL/1RS易位系的存在,利用7 000多个DArT分子标记(Diversityarrays technology,多样性微阵列技术)对87个普通小麦品系进行扫描,总共获得1 750个稳定的多样性的分子标记(P>80)。这些标记的多态性信息含量指数(PIC)的范围是0.03～0.5,平均值为0.35(P>80)。根据DArT标记的可整合性,利用1B染色体上的DArT数据进行主坐标分析(Principal-Coordinates Analysis,PCoA),可以把实验材料划分为两个群,并且确定一个群是由1BL/1RS易位系组成,另一个群由非1BL/1RS易位系组成。同时,利用非加权组平均法(Unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)进行聚类分析,调查了材料之间的遗传关系,结果显示,实验材料同样聚集为两个群,一个群由1BL/1RS易位系组成,包含两个亚群;另一个群由非易位系组成,包含六个亚群。研究证实,DArT标记不仅可以调查小麦全基因组的遗传多样性,而且利用它的可整合性能够准确鉴定研究材料中的1BL/1RS易位系。     

5 10亚基背景下不同组成类型对小麦品质性状的影响

为了明确宁夏灌区近两年育成的部分小麦品种(系)的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成、品质性状及其相互间的关系,利用SDS-PAGE电泳图谱技术对22份小麦材料进行了HMW-GS组成分析、主要品质性状分析及统计分析。结果表明:(1)在5 10亚基背景下,不同亚基、亚基组成类型的沉淀值方差均未达到显著水平;(2)蛋白质含量与面筋指数极显著负相关,与干面筋含量显著正相关,湿面筋含量与面筋指数显著负相关,其它性状间相关不显著;(3)在17 18、5 10亚基存在时,2*亚基对提高沉淀值、干面筋含量、湿面筋含量和面筋指数的作用大于1亚基;(4)2*、17 18、5 10优于其它亚基组成类型。     

小麦-黑麦1BL/1RS易位系中的染色体结构变异

用黑麦(Secale cereale L.)自交系Kustro与普通小麦(Triticum aestivum L.)品种绵阳11杂交,获得了八倍体小黑麦MK,再用绵阳11与MK回交,用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)的方法从回交后代中筛选到含1条1BL/1RS易位染色体的植株13FT-100。为了筛选含有变异染色体的姊妹1BL/1RS易位系,用FISH方法对植株13FT-100的自交后代进行了分析。结果表明,在1个后代植株中,1条6B染色体在核仁组织区断裂,造成6BS端部缺失;而在另1个后代植株中,1条1BL/1RS易位染色体的1BL端部Oligo-p Sc119.2-1信号缺失。变异6B染色体可以用来研究6BS臂从核仁组织区到端部区段的功能,变异1BL/1RS易位染色体可以用来研究1BL的变异对1BL/1RS易位染色体发挥功能的影响。本研究结果提示,对于小麦远缘杂交后代,应多留意小麦染色体结构的变化,获得具有新型结构的小麦染色体或易位染色体可能对小麦育种研究更具重要意义。     

甘肃省新育成小麦品种(系)面粉色度相关基因分子检测

为了鉴定甘肃省新育成小麦品种（系）面粉色泽相关基因的分布情况,利用STS标记鉴定了103份新育成小麦品种（系）的1BL/1RS易位系及与黄色素含量和多酚氧化酶活性相关的等位变异类型。结果发现,供试材料中,有37份材料为1BL/1RS易位系,占35.92%;42份为非1BL/1RS易位系,占40.78%;其余均为片段易位或其他易位系。在黄色素含量分子检测中, Psy-A1位点有3个等位变异, Psy-A1a所占比例最大,频率达91.26%, Psy-A1b 和 Psy-A1c 分别占7.77%和0.97%; Psy-B1 位点的3个等位变异中, Psy-B1a 、 Psy-B1b 和 Psy-B1c 频率分别为62.13%、28.16%和18.45%; Psy-D1 位点有 Psy-D1a 和 Psy-D1g 两个等位变异,其中 Psy-D1a 分布频率为97.09%。在PPO活性等位基因中,与低PPO活性相关的基因 Ppo-A1b 和 Ppo-B1a 分别占34.95%、77.67%;与高PPO活性相关的基因 Ppo-A1a 、 PPO-B1b 、 PPO-D1b 分别占54.36%、 19.46%、40.77%。黄色素含量和PPO活性相关的基因组成以中间类型居多。甘肃省新育成小麦品种（系）中,1BL/1RS易位系材料频率有所下降,黄色素含量及PPO活性相关等位基因均有一定分布,在未来小麦育种工作中仍需加强面粉色泽的选择。