高分子量麦谷蛋白亚基的品质效应研究进展

介绍了小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW—GS)的遗传，不同基因位点及位点内各等位亚基对品质的效应等研究进展，提出了通过回交转育创建几套不同高分子量谷蛋白亚基的近等基因系群，然后在同一遗传背景和不同遗传背景条件下分析高分子量谷蛋白亚基及其组合的品质效应及与遗传基础的关系。     

Wx-1基因变异和优质HMW-GS组合对中筋小麦品质的影响

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)和Wx蛋白是两个影响小麦理化品质和制成品品质的重要因素。为研究HMW-GS和Wx基因变异对小麦理化品质、面条感官评分和质构特性的影响,以镇麦9号和扬糯麦1号为亲本的2个高代系为试验材料,研究了优质HMW-GS 5+10及Wx基因缺失对小麦理化品质及面条加工品质的效应。结果表明,品系1与品系2的湿面筋含量和SDS沉淀值与镇麦9号相近,但显著好于扬糯麦1号。相较于镇麦9号,品系1与品系2的直链淀粉含量分别降低了1.5%和2.5%,其峰值黏度和稀懈值均显著高于镇麦9号,膨胀势也高于镇麦9号。5+10亚基显著提高了面条质构参数中的硬度和咀嚼性,而Wx基因缺失显著提高了面条的软硬度评分和光滑性评分。综合来看,具有5+10亚基和 Wx-D1缺失型的品系2具有较高的SDS沉淀值、面团形成时间和稳定时间、较低的直链淀粉含量、较高的峰值黏度、稀懈值和膨胀势,蛋白质和淀粉综合品质表现较好。品系2面条总评分最高,显著高于镇麦9号和扬糯麦1号,其主要体现在适中的面条软硬度和较好的光滑性。推测Wx基因缺失和优质HMW-GS聚合可显著提高小麦淀粉品质和蛋白质品质,有效改善面条的蒸煮品质和感官评分。     

抗赤霉病小麦地方品种的贮藏蛋白分析

采用A-PAGE和SDS-PAGE方法,对来自不同地方的23个抗赤霉病小麦地方品种的醇溶蛋白和谷蛋白亚基进行了分析。结果表明,在A-PAGE电泳分析中,23个供试品种具有23种不同的醇溶蛋白带型,共分离出39条相对迁移率不同的谱带,其中31条具有多态性,占86.8％,每份材料可电泳出14～23条带,存在着广泛的等位基因变异。在SDS-PAGE电泳分析中,出现了9种不同的高分子量谷蛋白亚基及6种亚基组合类型,优质亚基及亚基组合所占的比例较少,品质评分较低,其变幅为5～9分,平均为6.8分。     

糯性普通小麦的产生及其淀粉特性研究

以江苏白火麦（缺失Wx-Dl)和关东107（缺失Wx-Al和Wx-Bl）为亲本配制杂交组合，采用花粉和籽粒剖面染色、蛋白质电泳进行筛选和鉴定，人工创造得到自然界不存在的糯性小麦，并对其直链淀粉含量及淀粉品质性状进行研究。结果表明，所得到的两个糯性小麦吕系直链淀粉含量很低（小于1％），其糊化特性、膨胀势特性亦与普通小麦品种不同；RVA高峰粘度明显低于其亲本，其高峰粘度出现较快，而且反弹值不明显；其淀粉膨胀能力远大于亲本。     

小麦籽粒谷蛋白大聚合体粒度分布特征及对氮素的响应

为了给小麦品质改良提供依据,以强筋小麦品种藁城8901和弱筋小麦品种山农1391为材料,设置不同氮素水平,研究了籽粒谷蛋白大聚合体(GMP)颗粒粒径分布特征及对氮素水平的响应.结果表明,小麦籽粒GMP颗粒粒径范围为0.375～200 μm.GMP颗粒体积分布总体上呈双峰曲线变化,＜12 μm的GMP颗粒体积百分比为11.2％～45％,＞12 μm的GMP颗粒体积百分比为55.0％～88.8％.与弱筋小麦山农1391相比,强筋小麦藁城8901有较高比例的＞12 μm颗粒.GMP颗粒数目分布表现为单峰分布,＜4 μm和＜12 μm的颗粒数目百分比分别为97.5％～98.0％和99.9％,表明小麦GMP颗粒中绝大多数为＜4 μm的小颗粒.在施氮0～240 kg·hm-2范围内,随着施氮量的增加,＜12 μm颗粒体积百分比显著降低,12～90 μm、＞90 μm颗粒体积百分比增加,说明适量施氮能够显著提高GMP大、中颗粒比例.过量氮素不利于小麦籽粒谷蛋白大聚合体的形成.     

Glu-B1位点亚基色谱鉴定及7OE对面团强度的影响

准准确鉴定高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）及探讨其对面团特性的影响是小麦品质研究的重要内容。用聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和反相高效液相色谱（RP-HPLC）对62份品种（系）的HMW-GS组成进行鉴定。结果表明，结合SDS-PAGE和RP-HPLC两种方法可以对Glu-B1位点，尤其是Glu-B1（7+8）进行有效鉴定。选用13份姊妹系为材料，使用RP-HPLC和凝胶色谱（SE-HPLC）方法，研究了Glu-B1al（7^OE+8*）以及贮藏蛋白组分含量对面团强度的影响。结果表明，Glu-B1al（7^OE+8*）可显著提高HWM-GS总量和面团强度，7OE可作为优质亚基用于强筋小麦育种。相关性分析表明，谷蛋白总量、HWM-GS、LMW-GS以及x-HMW含量与最大抗阻力呈1%显著正相关，相关系数分别为0.76、0.76、0.77和0.72。SDS-不溶性谷蛋白大聚体（UPP）占谷蛋白聚合体总量的百分比与揉面仪峰值时间、粉质仪形成时间和稳定时间以及最大抗阻呈1%或0.1%显著正相关，相关系数分别为0.77、0.90、0.89和0.87。醇溶蛋白与谷蛋白含量的比值与揉面仪峰值时间呈1%显著负相关，相关系数为－0.69；与粉质仪稳定时间和最大抗阻呈5%显著负相关，相关系数分别为－0.58和－0.64。HPLC可有效分离和量化HWM-GS，并作为小麦品质育种有效的辅助手段。     

硫素对不同基因型大豆球蛋白组成及含量的影响

为了探讨施硫量对不同基因型大豆7S和11S球蛋白亚基组成及含量的影响,寻找不同基因型大豆品种最佳施硫水平,以期提高大豆籽粒球蛋白的含量,改善期品质。选用在黑龙江省种植面积较大的‘黑农48’（高蛋白）、‘黑农37’（中间型）和‘黑农44’（高油）3种大豆作为试验材料。采用盆栽种植,每个品种设S1、S2、S3、S4 4个S处理（即每千克土壤分别施单质硫0、0.02、0.04、0.06 g）。采用SDS-PAGE凝胶电泳方法,对成熟大豆籽粒球蛋白亚基组成和含量2个指标进行研究。结果表明：在3个大豆品种中,7S球蛋白由α′、α、γ、β 4个亚基组成;11S球蛋白由酸性亚基和碱性亚基组成;各种亚基分子量在品种间的差异不显著。同一品种不同处理中均以S3水平下蛋白含量最高,对不同品种施用硫肥时,以高油品种提高球蛋白含量效果显著。施用硫肥对3个大豆品种的7S和11S球蛋白各种亚基组成都没有影响,对分子量的大小影响很小。施用硫肥对3个大豆品种中的7S和11S球蛋白和亚基含量有显著影响,适宜的施用硫肥有利于提高各品种球蛋白和亚基的含量。     

中国小麦品种资源Glu-1位点组成概况及遗传多样性分析

 分析了 5 12 9份中国小麦初选核心种质样品HMW GS的组成情况 ,其中地方品种 345 9份、育成品种(系 ) 16 70份。这些材料作为初级核心种质基本代表了保存在国家长期库中的普通小麦种质资源的遗传多样性 ,覆盖了中国小麦栽培的 10大生态区。总体来看 ,在Glu A1、Glu B1和Glu D13个位点上的主要等位变异分别为null、7+8和 2 +12。育成品种中 1、7+9、14 +15、5 +10和 5 +12亚基 (对 )的频率比地方品种有很大的提高。在Glu 1位点上 ,地方品种与育成品种的遗传丰富度差异甚微 ,但育成品种的遗传离散度指数却显著高于地方品种。在 3个位点中 ,Glu B1位点的多样性最丰富 ,其次为Glu D1位点 ,Glu A1位点的多样性最差。从生态区来讲 ,地方品种变异类型最丰富的 3个大区是黄淮冬麦区、西北春麦区和西南冬麦区 ;选育品种最丰富的 4个大区是西南冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区和北部冬麦区。由于广泛的引种、杂交、选择以及亲本选配中的偏爱 ,造成许多生态区遗传离散度指数高低与遗传丰富度出现相矛盾的现象 ,这点在长江中下游冬麦区材料中表现尤为突出。育成品种与地方品种间遗传分化系数分析表明 ,现代引种和杂交育种使我国小麦品种“群体”遗传组成和结构发生了质的变化。     

Kernel vitreousness and protein content: Relationship,interaction and synergistic effects on durum wheat quality

Four sets of durum samples were used in this study to further understand the interrelationships among hard vitreous kernels (HVK), protein content, and pigment concentration, with a focus on the interaction and synergistic effects of protein content and vitreousness on durum quality. HVK level increases with higher protein content in the range of 9.5–12.5%, but this relationship is less evident in durum samples with high protein content (12.5–14.5%). Both protein content and kernel vitreousness can significantly affect durum milling quality. White starchy kernels (WSK) in low protein durum have a very detrimental impact on milling and pasta processing quality, but high protein content can mitigate the adverse impact of WSK on durum quality. Although protein content plays a dominant role, higher HVK might contribute positively to pasta firmness. There was no significant difference in yellow pigment content between HVK and WSK. However, pigment loss from semolina to dough was higher for WSK than HVK. Despite the difference in protein content, HVK and WSK have little difference in gluten strength. The monomeric protein was preferentially accumulated in HVK. The glutenin proteins of HVK and WSK were similar in the ratios of 1Bx/1By and HMW/LMW-GS.     

Polymerisation of gluten proteins in developing wheat grain as affected by desiccation

The breadmaking quality of wheat is affected by the composition of gluten proteins and the polymerisation of subunits that are synthesised and accumulated in developing wheat grain. The biological mechanisms and time course of these events during grain development are documented, but not widely confirmed. Therefore, the aim of this study was to monitor the accumulation of gluten protein subunits and the size distribution of protein aggregates during grain development. The effect of desiccation on the polymerisation of gluten proteins and the functional properties of gluten were also studied. The results showed that the size of glutenin polymers remained consistently low until yellow ripeness (YR), while it increased during grain desiccation after YR. Hence, this polymerisation process was presumed to be initiated by desiccation. A similar polymerisation event was also observed when premature grains were dried artificially. The composition of gluten proteins, the ratios of glutenin to gliadin and high molecular weight-glutenin subunits to low molecular weight-glutenin subunits, in premature grain after artificial desiccation showed close association with the size of glutenin polymers in artificially dried grain. Functional properties of gluten in these samples were also associated with polymer size after artificial desiccation.