东北春小麦及部分外引小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

利用SDS-PAGE法分析了72份东北春小麦品种(系)和外引小麦品种HMW-GS组成及分布,结果表明:在Glu-A1位点上的3种变异类型null,1和2*亚基中,东北春小麦1和2*亚基出现的频率最高,均为36.1%,外引品种中null出现的频率最高,为41.7%;在Glu-B1位点上,检测到的6种变异类型(7,6 8,7 8,7 9,14 15,17 18)中7 8亚基类型的出现频率最高,东北春小麦为66.7%,外引品种为44.4%;在Glu-D1位点上的3种变异类型(2 12,2 10,5 10)中5 10出现频率最高,东北春小麦为55.6%,而外引品种高达72.2%。所有参试材料中共出现19种组合类型,其中出现频率最高的是1,7 9,5 10和null,7 8,2 12,均为19.4%。根据Payne的品质评分标准对部分材料进行评定,发现达到10分的材料出现了23份。这些材料可能成为东北春麦区小麦品质改良的宝贵资源。     

小麦高分子量谷蛋白亚基缺失品质效应研究进展

高分子量谷蛋白亚基（high-molecular-weight glutenin subunits,HMW-GS）是小麦籽粒贮藏蛋白的重要组成成分,其数量和质量与品质密切相关。聚合优质HMW-GS可改良强筋小麦制品面包品质,相反HMW-GS缺失可能在弱筋小麦制品饼干、糕点或其他特色食品品质改良上具有重要应用价值。本文从小麦HMW-GS缺失的类型和机制、贮藏蛋白组分和蛋白体发育、面粉和面团品质效应以及食品加工品质改良等方面进行了综述,分析了当前小麦HMW-GS缺失研究利用中存在的问题,并对未来研究方向进行了展望。     

部分山东小麦高分子量谷蛋白1Bx14亚基特异PCR标记分析

在1Bx14亚基的基因序列的基础上,选取不同位点设计特异引物,从中筛选出了一对引物,对HMW-GS在Glu-Bx1位点已知的10个小麦品种进行了PCR扩增。结果表明:凡具有1Bx14亚基的4个品种都能扩增出一条1256bp左右的特异带,而不具该亚基的品种则未能扩增出这一特异带。用这一特异标记对山东省种植面积较大的40个品种进行PCR检测,发现仅有5个品种携带1Bx14亚基。该标记可用于检测小麦品种在这一位点的亚基组成,与SDS-PAGE相比,可显著提高检测的准确性和效率。     

小麦地方品种高分子量谷蛋白亚基多样性分析

采用SDS-PAGE方法,对我国9个麦区的76份代表性地方品种的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成比较分析,并探讨其与环境因素(平均海拔、年平均降雨量和年平均温度)的相关性。结果表明,25.0%的品种具有异质性,分别包含2~4种不同HMW-GS组合;在Glu-1位点共检测到14个等位变异,其中Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1等位变异数分别为2、7和5;发现了3个新等位变异,包括Glu-B1位点2个和Glu-D1位点1个。所有等位变异构成16种不同的亚基组合类型,以(N, 7+8, 2+12)为主,频率为69.7%。在Glu-1位点上,不同麦区遗传多样性分布存在一定的不均衡性,年平均降雨量和年平均温度与麦区多样性指数呈负相关。推测环境压力可能是地方品种多样性地区分化的重要因素。     

小麦杂交后代的高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

以郑州9023和野二二燕4F杂交F2代株系为试材，用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS—PAGE）法鉴定分析了杂交后代的高分子量（HMW）麦谷蛋白亚基组成。结果表明，在Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1三个位点上分别检测到2、3和1种亚基类型，3位点结合共出现3种组合类型。其中，在Glu-A1位点上出现了1和N亚基，1优质亚基出现的频率高达66．7％；在Glu-B1位点上，13＋16亚基出现频率最高（55．6％）；Glu-D1位点上出现的全是被世界公认的优质亚基5＋10。1、13＋16、5＋10亚基纽舍类型出现的频率最高（55．6％），该类型兼有1和5＋10优质亚基。     

黄淮麦区小麦品种高分子量谷蛋白亚基及亚基组成与品质性状关系的研究

对黄淮麦区的77个不同小麦品种高分子量谷蛋白亚基及亚基组成与蛋白质含量和沉降值之间的关系进行了研究,结果表明:Glu-1三位点的亚基等位变异共有13种,A1位点亚基1出现频率最高,为71.05%,亚基2*最低,仅为3.94%;B1位点亚基7 9和7 8相对频率最高,分别为43.42%和31.58%,亚基17 18出现频率最低,为1.32%;D1位点亚基2 12出现频率最高,为52.63%,亚基4 12最低,为3.16%。值得注意的是,优质亚基14 15和5 10,在B1和D1位点分别出现了较高的频率,为10.53%和31.21%。三位点亚基对蛋白质含量的效应分别表示为:1≥2*>Null,14 15≥17 18≥7 8>7>7 9>20≥6 8,5 10>2 12≥4 12。对沉降值的效应分别表示为:2*≥1>Null,14 15≥7 8>7≥17 18>7 9≥20>6 8,5 10>2 12≥4 12。在蛋白质含量水平上,亚基组成1、14 15、2 12,1、7 8、5 10,1、7、5 10和1、7 9、5 10相对较高;在沉降值水平上,亚基组成1、7 8、5 10和1、14 15、2 12相对较高。因此,研究认为三位点分别为1或2*、7 8或14 15、5 10是品质优良的最佳亚基组合。     

引进小麦种质材料的高分子量谷蛋白亚基分析

为了有效利用多年来引自俄罗斯及中亚地区的小麦资源,了解引进材料的遗传基础,特别是品质基础,采用SDS-PAGE技术对102份小麦材料的高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）组成进行了分析。结果表明,参试材料中共检测到11种HMW-GS类型,Glu-A1位点上有1、2＊、Null,Null位点相对比较多,为40.20%;Glu-B1位点上有7、7＋8、7＋9、6＋8、17＋18,以7＋9为主要类型（59.80%）;Glu-D1位点有2＋12、2＋12’、5＋10三种类型,其中5＋10所占比例为51.96%。参试材料共检测到16种亚基组合,其中＂Null,7＋9,2＋12＂所占比例较大,为25.5%。值得一提的是,参试材料中品质评分为10分的材料有22个,9分的有29个。这些材料有可能会成为比较有价值的品质改良中间材料。     

小麦高分子量谷蛋白亚基与小麦品质性状关系的研究

采用SDS-PAGE方法, 通过对4个优质亲本与3个农艺亲本间杂交获得的F2群体的每一单株及其亲本进行小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析, 并对每一F2单株上F3籽粒群体的高分子量谷蛋白亚基组成与其籽粒蛋白质含量、 SDS-沉降值的关系进行研究,结果表明：小麦高分子量谷蛋白亚基组成不同的群体间籽粒蛋白质含量差异不显著     

山东省小麦新品系高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

山东省是我国小麦优势产区,在保障国家粮食安全方面发挥了重要作用。关于山东省近年来新育成小麦新品系的高分子量麦谷蛋白亚基组成分析研究未见报道。本研究以2017-2020年山东省区域试验高产组和强筋组429份参试小麦新品系为试验材料,分析高分子量麦谷蛋白亚基的分布情况。结果表明,山东省区域试验高产组材料的Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位点分别以N、7+8和4+12(频率为33.2%和26.1%)亚基类型为主;强筋组材料分别以1、7+8和5+10(频率为21.9%和23.7%)亚基类型为主。Glu-1总评分显示,高产组小麦材料品质平均得分为6.85分,强筋组小麦材料品质平均得分为8.63分。本研究首次明晰了2017-2020年山东省区域试验高产组和强筋组参试小麦新品系的高分子量麦谷蛋白亚基组成及主要类型,对于山东省小麦品质改良具有重要指导意义。     

小麦高分子量谷蛋白亚基研究进展

主要介绍了HMW-GS与小麦烘烤品质的关系及电泳技术、免疫化学技术和分子标记技术在HMW-GS研究中的应用,综述了国内外在HMW-GS研究中应用的各种材料及优缺点,同时论述了HMW-GS研究在小麦育种中的应用,提出对HMW-GS进行定量分析及各HMW-GS质和量对品质的影响进行进一步研究的可行性     

二系杂交小麦HMW-GS组成与品质关系的初步研究

为了研究二系杂交小麦HMW-GS类型与蛋白质含量、沉淀值、面团形成时间和衰弱角斜率等品质性状的关系,采用SDS-PAGE方法分析了杂交种的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成.结果表明,在试验材料中普遍存在有劣质亚基N和2+12,它们的频率分别是60.4%,83.0%.在HMW-GS与F1籽粒品质性状关系的研究中发现,各位点对蛋白质含量的贡献率是Glu-B1>Glu-A1>Glu-D1;对沉淀值贡献率是Glu-B1>Glu-D1>Glu-A1;对形成时间和衰落角斜率的贡献率是Glu-D1>Glu-B1>Glu-A1.总体来说,位点按对品质的贡献率大小依次为Glu-B1>Glu-D1>Glu-A1.就单个亚基而言Glu-D1位点,杂合2+12/5+10>纯合2+12;Glu-A1位点蛋白质含量、SDS沉淀值和形成时间均为N/N>N/1;在Glu-B1位点,蛋白质含量是7+8/17+18=7+9/17+18=7+8/7+9=7+8/7+8>7+9/7+9;沉淀值的大小依次为7+8/17+18≥7+9/17+18=7+8/7+9=7+8/7+8≥7+9/7+9;形成时间是7+8/17+18>7+9/17+18＝7+8/7+9＝7+8/7+8＝7+9/7+9;衰弱角斜率大小是7+9/17+18≥7+8/17+18＝7+9/7+9≥7+8/7+9=7+8/7+8.在不同亚基组合中,具有N/N,7+8/7+8,2+12/5+10亚基的品质最好.杂合位点5+10亚基对2+12亚基的品质具有补偿效应.     

小麦高分子量谷蛋白亚基间的互补效应对面包加工品质的影响

利用偃展1号的10个HMW-GS近等基因系,研究了不同HMW-GS基因对面包烘烤品质的效应。两年的品质测试结果基本一致,说明所用近等基因系是评价亚基组成对加工品质影响的较理想材料。不同HMW-GS组成对面包评分影响较大,变异系数达到21.5%。相关分析表明,面包体积与形成时间(r = 0.90, P < 0.01)、沉淀值(r = 0.89, P < 0.01)、稳定时间(r = 0.67, P < 0.05)和面粉蛋白质含量(r = 0.52, P < 0.05)均达显著正相关;面包评分与面包体积(r = 0.98, P < 0.01)、沉淀值(r = 0.93, P < 0.01)、形成时间(r = 0.89, P < 0.01)也呈显著正相关。Glu-A1位点1Ax1基因的表达可以提高多数品系的面包评分;当Glu-A1位点是Null、Glu-D1位点是5’+12时,Glu-B1位点等位变异的面包加工品质效应为7+8 > 14+15 > 6+8 > 7,而当Glu-A1位点是1号亚基、Glu-D1位点是5’+12时,Glu-B1位点的等位变异的面包品质效应为6+8 > 14+15 > 7;当Glu-A1位点是Null时,14+15与5+10组合优于与5’+12组合,7+8与5’+12组合优于与5+10组合;1Dx5基因的沉默显著降低面包烘烤品质,HMW-GS对面包品质的作用似乎在X-亚基和Y-亚基之间存在一定的配合效应,任何一种基因的缺失或沉默都会造成品质的明显下降。     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基多重PCR扩增体系的建立

小麦的加工品质与小麦高低分子量麦谷蛋白的组成和含量密切相关,特别是Glu-1位点编码的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成和含量.其中与好的加工品质相关的优质亚基如1Dx5、1Ax2*和1Bx7OB(over-expression)特异的分子标记已经被建立并应用于品质改良的分子育种.本研究的目的在于通过摸索PCR反应组分和循环参数对多重PCR反应结果的影响,建立一次反应能够同时鉴定1Ax2*、1Bx7OE和1Dx5亚基的多重PCR反应体系.结果表明:反应体系中的三种亚基的引物浓度比例和反应的Tm值是多重PCR成败的关键因素,当引物浓度比例为1Dx5:1Bx7CEL:1Ax2*=0.1:0.2:0.3或1Dx5:1Bx7OE:1Ax2*=0.1:0.2:0.4,Tm=60℃时1Ax2*、1Bx7OE和1Dx5亚基的多重PCR结果最好.利用HMW-GS的多重PCR的方法可以快速高效的鉴定多个亚基,可以进行小麦品质育种的复合分子标记辅助选择.     

小麦高分子量谷蛋白亚基遗传规律及其品质效应之研究进展

高分子量谷蛋白亚基在Glu-1位点上有很强的多态性,在组成上有高度的异质性,变异非常丰富,对品种品质有很明显的作用。因此,高分子量谷蛋白亚基一直受到育种家们的广泛关注。在此,综述了小麦高分子量谷蛋白亚基在F1、F2等世代中的基因表达特性和亚基遗传规律,以及不完全表达和遗传畸变。同时还综述了各小麦高分子量谷蛋白亚基位点,位点内各亚基及亚基组成对品质的效应。并讨论了利用优质亚基、亚基组合对小麦品种品质改良的应用前景。     

磷肥对小麦籽粒HMW-GS积累及GMP粒度分布的影响

在112.5 kg hm^-2和225 kg hm^-2两种氮水平下,检测了施磷量对强筋小麦山农12籽粒高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)积累及谷蛋白大聚合体(GMP)粒度分布的调控效应。结果表明,小麦籽粒HMW-GS在花后14 d已形成, 成熟期籽粒HMW-GS含量表现为施磷处理高于不施磷处理。在低氮条件下,施磷有助于HMW-GS的积累,而在正常施氮条件下过多施磷则不利于其积累。在低氮条件下,粒径<10 μm GMP颗粒体积百分比随施磷量增加而显著降低;在正常氮水平下,施磷降低粒径<10 μm GMP颗粒体积百分比,其效应表现施磷0 kg hm^-2处理最大,其次为施磷40 kg hm^-2和100 kg hm^-2处理,施磷160 kg hm^-2处理最小。两种施氮水平下分别增施磷肥,粒径在10~100 μm和>100 μm GMP颗粒的体积百分比均呈现随磷肥用量增加而增加的趋势。在正常氮水平下,各施磷处理间籽粒中GMP颗粒数目百分比无明显差异。成熟期籽粒中HMW-GS含量与粒径<10 μm GMP颗粒体积百分比呈显著负相关,而与10~100 μm GMP颗粒体积百分比呈显著正相关。说明较大粒径GMP颗粒具有较高的HMW-GS含量。     

花后干旱和渍水对小麦籽粒HMW-GS及GMP含量的影响

采用SDS-PAGE和切胶比色进行亚基定量，研究花后干旱和渍水对小麦强筋品种豫麦34和弱筋品种扬麦9号籽粒HMW-GS和GMP含量的影响。结果表明，两品种的干旱处理和豫麦34淹水处理在花后10 d籽粒HMW-GS形成，两品种对照和扬麦9号淹水处理在花后15 d籽粒HMW-GS形成，说明花后干旱提早了小麦籽粒HMW-GS的起始形成。干旱促进了小麦籽粒HMW-GS早期积累，但对后期积累不利，使快速积累期缩短，渍水处理更明显缩短籽粒HMW-GS快速积累期。两品种成熟期总HMW-GS和GMP含量表现为对照>干旱>渍水，且豫麦34各处理大于扬麦9号的对应处理。     

人工合成多倍体小麦及其供体种的高分子量 谷蛋白亚基组成研究

采用十二烷基磺酸钠—聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE），分析了4份节节麦及其在此基础上形成的人工合成多倍体高分子量麦谷蛋白亚基（high-molecular-weight glutenin subunit，HMW-GS）的组成。研究结果表明，4份节节麦AS60-1、AS60-2、AS77和AS2383在Glu-D1位点上出现了4种不同的亚基类型，分别为2+10、5+12、5+10和2.1+10；2份节节麦人工加倍形成四倍体AS2390、AS2410的HMW-GS分别为2.1+10、5+10；3份节节麦—圆锥麦人工合成双二倍体RSP、SHW-L1及SHW-L2的HWM-GS分别为2*、17+18、5+10；2*、17+18、2+10和2+10。谷蛋白亚基呈现了共显性遗传，表明了节节麦高分子量谷蛋白基因能在人工多倍体情况下得到正常表达。此外，还对利用节节麦优良基因的方式作了讨论。