94份小麦种质Puroindoline和HMW-GS分子检测与品质分析

籽粒硬度和高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)对小麦品质起决定作用,为发掘和利用硬度Puroindoline基因和HMW-GS优异等位变异,提升长江中下游麦区中强筋小麦品质,对长江中下游麦区推广品种以及其他麦区优质推广品种和地方品种共计94份材料进行分子检测和品质分析。结果表明,硬度变幅7.21~72.91,软质类型42份、占44.68%,硬质类型42份、占44.68%,混合类型10份、占10.64%。硬度突变基因型共有5种,包括Pina-D1b/Pinb-D1a、Pina-D1r/Pinb-D1a、Pina-D1s/Pinb-D1a、Pina-D1a/Pinb-D1b和Pina-D1a/Pinb-D1p,数量分别为8份、3份、1份、29份和9份,籽粒硬度表现依次为Pina-D1r/Pinb-D1a>Pina-D1s/Pinb-D1a>Pina-D1b/Pinb-D1a>Pina-D1a/Pinb-D1p>Pina-D1a/Pinb-D1b。HMW-GS分析表明,Glu-A1位点1和Null亚基材料比例分别为53.33%和45.56%,此外有1G330E亚基材料1份;Glu-B1位点7+8和7+9亚基材料比例分别为47.78%和46.67%,此外有14+15亚基材料3份、7OE+8*亚基材料1份、6+8亚基材料1份;Glu-D1位点2+12和5+10亚基材料比例分别为61.11%和38.89%。在微量SDS沉淀值上,Glu-A1位点的1和Null亚基、Glu-B1位点的7+8和7+9亚基无显著差异,Glu-D1位点5+10亚基极显著大于2+12亚基。硬度和SDS沉淀值呈极显著正相关,硬度对SDS沉淀值影响大于HMW-GS。本研究对小麦种质Pin和HMW-GS基因型和品质进行了分析,为小麦品质遗传改良尤其是中强筋小麦品质改良提供了参考。

小麦Glu-1D位点HMW-GS近等基因系创制及对品质的影响

【目的】编码高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的Glu-D1位点对面粉加工品质的影响大。其中,5+10和2+12是Glu-D1位点最常见的2个等位基因。为了分析这2个亚基组合在四川小麦品质育种中的利用价值。【方法】创制了综合农艺性状优良的近等基因系蜀麦1764A(具有5+10)和蜀麦1764B(具有2+12)。【结果】单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)分析表明,二者主要的遗传差异位于1D染色体的403~414 MB区间,且该区间包含了Glu-D1位点。四川省多点试验和区域试验表明,二者的田间农艺性状和产量无显著差异,能够排除田间性状差异对品质分析带来的干扰。品质参数分析表明,5+10和2+12亚基差异不会对小麦籽粒蛋白质含量产生显著影响,但是前者提高了面筋强度、降低了延伸性。对于面包和馒头品质,5+10亚基优于2+12亚基。但是,对于面条品质,2+12亚基优于5+10亚基。5+10和2+12亚基差异没有影响饺子和饼干的加工品质。【结论】在面包和馒头品质改良中应采用5+10亚基,但是在面条小麦育种中应优先采用2+12亚基。

714个黄淮麦区小麦新品种(系)HMW-GS组成的研究

为了解黄淮麦区小麦新品种品质现状,明确黄淮麦区育成品种(系)的品质多样性,为育种人员提供理论指导,调整育种思路,提高我国小麦品质的多样性,用SDS-PAGE技术鉴定了黄淮麦区714个小麦新品种(系)的HMW-GS组成,并对其多样性进行了分析。结果表明,在714个小麦新品种(系)的Glu-1位点有13种等位基因变异,Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位点占频率最高的亚基分别为1(73.67%)、7+9(70.59%)和4+12(41.60%)。HMW-GS亚基组合类型有28种,主要亚基组合为(1,7+9,4+12)和(1,7+9,2+12),频率分别为25.21%和18.91%。小麦HMW-GS平均评分为6.58。3个位点均为优质亚基(1,7+8,5+10)和(1,17+18,5+10)的材料有42份,频率为5.88%。因此这714个小麦新品种(系)的HMW-GS组成多样性较高,但优质亚基比率低、平均评分低,具有优质亚基组合的小麦品种相对较少。

57份陕西新育成小麦品种(系)HMW-GS组成及品质分析

为探究陕西关中地区小麦HMW-GS亚基与品质性状间的关系,采用SDS-PAGE法对57份陕西关中地区小麦品种(系)HMW-GS亚基组成及相关品质性状进行了分析。结果表明,供试品种(系)中共检测出7种HMW-GS亚基类型和8种HMW-GS亚基组合;Glu-A1位点上有3种亚基类型,分别为1、2^(*)和Null,以1亚基为主(78.95%);Glu-B1位点上检测到7+8(61.40%)与7+9(38.60%)两个类型;Glu-D1位点上检测到5+10(70.18%)和2+12(29.82%)两个类型。3个HMW-GS基因位点编码亚基共组成8种亚基组合,品质得分6~10分,其中1/7+8/5+10组合品质得分10分,出现频率最高。就HMW-GS不同位点对品质性状效应进行分析发现,Glu-D1位点对b^(*)值、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质质量指数的影响达到极显著水平(P<0.01);对面团流变学特性的影响,Glu-D1>Glu-B1。不同类型亚基对小麦品质的效应存在差异,7+8亚基对蛋白质含量、湿面筋含量和容重具有正效应,7+9和5+10亚基对形成时间和稳定时间的影响显著高于其他亚基(P<0.05);携带1/7+8/5+10亚基组合小麦的蛋白质、湿面筋含量和容重最高;携带1/7+9/5+10亚基组合具有较高面粉L^(*)值和面团流变学特性指标值。

施氮量对小麦籽粒HMW-GS及GMP含量动态的影响

采用SDS-PAGE电泳和切胶比色进行亚基定量的方法,研究施氮量对2个小麦品种籽粒HMW-GS和GMP积累的影响。结果表明,高蛋白小麦品种徐州26在花后14 d HMW-GS就开始形成,低蛋白品种宁麦9号在花后21 d才开始形成。增施氮肥对小麦灌浆前期HMW-GS的形成作用不明显,而有利于徐州26 HMW-GS积累速度的提高和HMW-GS快速积累期的延长,及宁麦9号灌浆后期HMW-GS的积累,导致成熟期徐州26 HMW-GS和GMP含量随施氮量增加而提高;但施氮过多则降低宁麦9号籽粒HMW-GS和GMP含量。相同氮素水平下,籽粒HMW-GS各亚基含量徐州26均高于宁麦9号,表明籽粒HMW-GS亚基含量与小麦品质性状密切相关。

不同土壤条件下山农12小麦籽粒HMW-GS积累及GMP粒度分布特征

在沙壤、中壤和黏壤3种质地土壤条件下,以优质强筋小麦品种山农12为材料研究了小麦强势与弱势籽粒高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)积累特征及其与谷蛋白大聚合体(GMP)粒度分布的关系。结果表明,3种质地土壤上,小麦强、弱势籽粒HMW-GS花后14d均已形成,强势粒HMW-GS含量明显高于弱势粒,说明强势粒具有较强的HMW-GS积累能力。小麦籽粒HMW-GS含量和GMP含量均表现为黏壤土>中壤土>沙壤土,说明黏壤土有利于HMW-GS的积累。小麦GMP粒径分布范围在0.37～245μm之间;数目分布呈单峰曲线,体积和表面积分布呈双峰曲线。小麦强势粒GMP>100μm颗粒数目百分比和体积百分比均显著高于弱势粒,强势粒具有更多的大粒径GMP颗粒。小麦HMW-GS含量和GMP含量与<10μm和<100μmGMP颗粒体积百分比均呈显著或极显著负相关,与>100μmGMP颗粒体积百分比呈显著或极显著正相关,说明大粒径GMP颗粒具有较高的HMW-GS含量。

小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)对面条感官质量的影响

【目的】明确HMW-GS及其组合对面条感官质量特性的影响,筛选适于制作优质面条的HMW-GS及其组合。【方法】以大田种植的80份小麦品种为材料,实验室制作干白面条。采用标度感官评价方法,利用经过培训和测试的感官评价员组成的感官评价小组,对煮制后的面条进行感官质量评价。通过组间方差分析,研究Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点内单个亚基及其亚基组合对面条感官质量的影响。【结果】方差分析结果表明,Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点分别对光滑性、弹性和感官评价总分、硬度和黏性有显著影响(P<0.1),Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点内单个亚基对面条感官质量的影响大小为Null>1、7+8>7+9>14+15、4+12>5+10≥2+12。不同亚基组合的面条感官质量特性(色泽、硬度、弹性、光滑性)以及总分之间存在显著差异(P<0.1)。亚基组合为Null/7+8/2+12、1/7+8/4+12、1/7+8/5+10的小麦品种制作面条的感官质量得分较高,且在部分感官质量特性方面表现突出。【结论】不同位点HMW-GS对面条感官质量有显著影响。Glu-B1位点上的7+8亚基为影响面条感官质量特性的主要亚基类型。亚基组合为Null/7+8/2+12、1/7+8/4+12和1/7+8/5+10的小麦品种制作的面条感官评分较好,为面条小麦品种选育的推荐亚基组合。

磷肥对小麦籽粒HMW-GS积累及GMP粒度分布的影响

在112.5kghm-2和225kghm-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14d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<10μmGMP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<10μmGMP颗粒体积百分比,其效应表现施磷0kghm-2处理最大,其次为施磷40kghm-2和100kghm-2处理,施磷160kghm-2处理最小。两种施氮水平下分别增施磷肥,粒径在10～100μm和>100μmGMP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<10μmGMP颗粒体积百分比呈显著负相关,而与10～100μmGMP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。

小麦HMW-GS及其评分与部分品质关系的研究

通过对小麦 HMW谷蛋白亚基 (HMW-GS)与部分品质性状关系的分析结果表明 :亚基 5 +1 0对各个品质性状贡献均好 ,亚基 2 +1 2对各个品质性状贡献一般 ,亚基 3 +1 2、N表现较差。通过对 4种 HMW-GS评分方法与品质性状的相关性分析结果表明 :不同评分方法与品质性状的相关性不同 ,依据评分评价品种时 ,应根据不同品质指标采用相应的评分方法。在数量化回归的基础上 ,确定了面包体积和

不同品质类型春小麦HMW-GS形成时间和积累强度及与品质的关系

供试材料籽粒形成过程中 ,麦谷蛋白低分子量亚基部分首先出现。随籽粒发育 ,麦谷蛋白亚基类型逐渐增多。HMW- GS各个亚基在开花后 10天内没有形成 ,开花 15天左右 ,出现 Glu- 1位点上编码的高分子量 X型亚基。 2 5天时 ,所具有的 HMW- GS全部形成。随灌浆成熟 ,HMW- GS各亚基积累呈递增趋势 ,积累高峰出现在开花 2 0天至成熟。 5 +10亚基与具有该亚基供试品种的优良品质之间存在密切关系 ,但具有 2 +12亚基的东农 774 2的亚基形成早 ,2与 12亚基的高积累量及 1和 7+8亚基的高积累使其同样具有优质特性。Glu- 1品质评分与沉淀值之间呈显著正相关 ,能够反映小麦品质 ,但并不绝对。小麦高分子量麦谷蛋白亚基总积累与沉淀值呈显著正相关。各高分子量亚基与沉淀值之间的相关未达显著水平 ,但亚基 2与 12的积累量与沉淀值的相关性强 ,尤其是 12亚基的积累。

施氮时期对小麦籽粒HMW-GS积累及GMP粒度分布的影响

在225kghm?2施氮水平下,设置起身肥(SE,GS30)、拔节肥(JT,GS32)和孕穗肥(BT,GS41)3个追施氮肥处理(底追比1:1),研究了追肥时期对强筋小麦济南17和弱筋小麦鲁麦21籽粒HMW-GS积累和GMP粒度分布的影响。结果表明,两品种籽粒HMW-GS于花后14d均已形成,济南17籽粒HMW-GS和GMP含量均高于鲁麦21,说明强筋小麦具有较强的谷蛋白积累能力。济南17成熟期籽粒HMW-GS和GMP含量以SE处理最高,施氮时期后移其含量呈下降趋势。JT处理显著提高鲁麦21灌浆中后期HMW-GS的积累速度,延长HMW-GS的快速积累期。济南17SE处理和鲁麦21JT处理的籽粒x型亚基(1、4或5、7)在灌浆中后期的积累速率显著提高。追肥时期对y型亚基的积累速率无显著影响。追氮时期后移均提高两品种籽粒GMP小颗粒的(粒径<12μm)体积和表面积百分比,降低大颗粒(粒径>100μm)体积和表面积百分比。济南17粒径>12μm的GMP颗粒数目百分比因追氮时期后移而增加,鲁麦21粒径>12μm的GMP颗粒数目百分比则降低。含4+12亚基的强筋小麦济南17比含5+10亚基的弱筋小麦鲁麦21偏向于更高的大颗粒体积比例,说明亚基间的聚合和GMP颗粒的分布不仅与亚基类型有关,而且与单位面粉中亚基的含量密切相关。

小麦HMW-GS和LMW-GS对新疆拉面及蛋白质品质的影响

为了探讨小麦HMW-GS和LMW-GS对新疆拉面及蛋白质品质的影响,以195份新疆小麦品种(系)为供试材料,测定其蛋白质品质性状,评价其新疆拉面加工品质,筛选出HMW-GS、LMW-GS存在单亚基等位变异的材料,进行成对数据的t测验。结果表明,就不同位点等位变异对新疆拉面加工品质的贡献大小来讲,Glu-A1位点上,1≥2*>Null;Glu-B1位点上,17+18≥7+9≥7+8≥20≥6+8;Glu-D1位点上,5+10>2≥2+12;Glu-A3位点上,gluA3c≥gluA3a>gluA3d;Glu-B3位点上,gluB3b≥gluB3a>gluB3d>gluB3c≥gluB3g>gluB3j。不同亚基造成新疆拉面加工品质改善的蛋白质机理不同,其中1、2*、7+9、17+18、5+10、gluA3a、gluB3a、gluB3b、gluB3d和gluB3g显著提高了蛋白质的质量;7+8亚基同时显著提高了蛋白质的数量和质量。对于单个亚基而言,Null、7+8、2、gluB3d和gluB3g对籽粒和面粉蛋白质含量,Null、1、2、gluA3d和gluB3d对湿面筋含量,1、2*、7+8、7+9、5+10、gluB3a、gluB3b、gluB3d和gluB3g对Zeleny沉淀值,1、2*、7+8、17+18、5+10、gluB3a和gluB3b对峰值时间,1、7+8、gluA3a、gluB3c、gluB3b、gluB3d和gluB3g对峰值高度,1、2*、7+8、5+10、gluB3a、gluB3b、gluB3d和gluB3g对峰值宽度,1、2*、7+8、17+18、5+10、gluB3a、gluB3b、gluB3d和gluB3g对8min宽度,1、2*、7+8、7+9、17+18、5+10、gluB3a、gluB3b和gluB3g对8min面积均有显著提高或增加的作用。

人工合成小麦中HMW-GS 6＋8和1.5＋10的品质效应

【目的】研究人工合成小麦中6+8、1.5+10HMW-GS对小麦主要品质性状的影响。【方法】选用一份含6+8和1.5+10HMW-GS的人工合成六倍体小麦Syn-CD780,与栽培品种川育12-1(CY12-1)(亚基组合为1、7+8、2+12)杂交,构建F8重组近交系群体(RIL),分别在3个环境下种植(G05、G06、J06),测定16个品质参数。【结果】(1)2个亲本之间除FY之外,其他品质性状均存在显著差异。籽粒和蛋白质参数(TW、GH、GPC、FY、WGC、SED等)的群体均值在G06、J06环境下介于亲本之间;粉质仪参数表现不一,群体均值或处于亲本之间(FWA、SOF)或亲本范围之外(DST、BRT、QN、NS、LOV等)。(2)所有品质性状在不同亚基组合之间均存在显著差异,尤其是GH、SED和大部分粉质仪参数。同一HMW-GS编码位点上不同等位变异之间的差异,因品质参数而异,并受其它位点的影响。多数品质性状6+8优于7+8,1.5+10与2+12差异不明显。(3)不同亚基组合对小麦品质影响较大,LOV和BS以(1、6+8、1.5+10)最高;NS以(1、7+8、1.5+10)最高。NS与FN呈正相关,与其它品质参数的相关性因试验地点不同而存在较大差异;LOV与SOF呈显著负相关、与多数品质参数呈显著正相关。【结论】来自人工合成六倍体小麦中的HMW-GS6+8优于普通小麦中的7+8,1.5+10则依品质参数和亚基组合方式而异。含HMW-GS6+8和1.5+10的人工合成小麦在普通小麦品质改良上具有一定潜力。

利用RIL群体分析HMW-GS对小麦品质性状的量化效应

利用重组自交系群体———RIL 8群体的 131个系及其亲本为材料 ,分析了高分子量麦谷蛋白亚基及亚基组合对10个小麦品质性状的量化效应及其差异。结果表明 ,RIL 8群体Glu A1、Glu B1、Glu D1位点编码的亚基分别为 1、N ,7+9、7+8和 5 +10、2 +12 ,主要存在 7种亚基组合类型。同一位点不同亚基对面粉吸水率、Zeleny沉淀值、面团形成时间、稳定时间、公差指数、断裂时间等共 6个性状均有不同程度的显著影响 ;而对蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量、GMP含量等 4个性状无显著影响。 7种不同位点亚基组合对干面筋含量、蛋白质含量没有显著影响 ,对湿面筋含量、GMP含量、Zeleny沉淀值、面粉吸水率、面团形成时间、稳定时间、公差指数、断裂时间等 8性状均有显著影响。表明同一位点不同亚基、不同位点亚基组合对品质性质均具有重要作用。

硬粒小麦—节节麦人工合成种HMW-GS组成及1.5+10亚基的遗传分析

对C IMM YT的99份硬粒小麦—节节麦人工合成种(简称合成种)的HMW-G S组成分析发现,G lu-B 1和G lu-D 1位点的变异类型比普通小麦丰富,分别有9种和12种亚基类型;筛选出含有比5+10亚基更优质的1.5+10和5+12亚基的合成种分别有8份和1份;含有优质亚基1.5+10的合成种与普通小麦杂交结实正常;对2个合成种与2个普通小麦品种的8个正反交组合F1种子电泳发现,优质亚基1.5+10在F1代能正常表达,双亲所有亚基在F1代都得到表达,表现共显性遗传.本研究为优质亚基1.5+10和5+12转育到普通小麦中奠定了基础.

外引小麦种质资源HMW-GS组成及品质评价

为有效利用外引小麦种质资源,本研究对引自国际玉米小麦改良中心、法国、巴基斯坦等区域的393份小麦种质资源进行高分子量麦谷蛋白亚基组成及品质性状的分析,结果表明,在供试材料中共检测到23种亚基类型和50种亚基组合类型;资源品质评分在4~10分之间,平均为7.68分,其中品质评分为10分、9分、8分的材料分别有74份、76份、96份,包含的亚基组合类型分别有8种、2种、14种,品质评分为8分及以上的材料共计246份,占总材料的62.6%;此外,9份材料检测出新的亚基及组合类型:F14(2*,14*+15*/6*+16*,Null)、F33(2*,14*+15*/6*+16*,Null)、C119(1,7*+16*,5+10)、C120(Null,7*+16*,5+10)、C125(2*,7+8,5′+10)、C51(2*,7+9,5′+10)、O13(2*,7+16,2+12)、O17(2*,7+16,2+12)和P27(2*,7+18,2+12)。总体上这些外引材料优质亚基分布频率高、组合类型丰富,可作为优异资源进一步开发利用,并为我国小麦品质改良提供材料基础及理论依据。

冬小麦品种的HMW-GS组成和1BL/1RS易位分布及其与品质性状的关系研究

研究了我国代表性冬小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)以及1BL/1RS易位的分布和组成,探讨了其对揉面仪特性等小麦加工品质性状的影响,结果表明:在Glu-A1位点,我国小麦品种中1亚基的频率为64.0%,N亚基为32.5%,2*亚基频率低,为3.5%;在Glu-B1位点,7+9亚基占56.8%,7+8亚基为26.4%,14+15亚基为10.7%,而20,13+16,7亚基的材料极少(频率分别为3.6%,1.5%和1%);在Glu-D1位点,2+12和4+12亚基合计占63.0%,而5+10亚基的比例偏低,为37.0%。1BL/1RS易位系的比例仍然偏高,为50.8%。HMW-GS组成及1BL/1RS易位对小麦加工品质影响较大,其中5+10亚基对小麦绝大多数加工品质指标起正向作用,而1BL/1RS易位对大多数品质指标起负向作用。因此,我国小麦品种5+10亚基的频率仍然偏低,1BL/1RS易位系频率仍然偏高,可能正是目前我国小麦生产中优质品种面筋强度不够,品质稳定性差的原因所在。根据SDS-PAGE麦谷蛋白电泳结果或分子标记进行优质高、低分子量麦谷蛋白亚基选择,提高5+10等优质亚基的比例,并根据醇溶蛋白电泳结果进行1BL/1RS易位筛选,降低1BL/1RS频率,应成为今后我国优质小麦育种的重要目标和手段之一。

转优质HMW-GS基因春小麦品系品质特性与农艺性状的研究

转优质HMW-GS 1 Dx5＋1 Dy10基因春小麦品系龙辐06K1079和龙辐06K1083的面粉品质较其亲本龙辐麦8号显著改善。2007和2008年品质分析结果表明，龙辐06K1079和龙辐06K1083与其亲本龙辐麦8号相比，沉降值分别提高3．5～5．3ml和4．3～5．5ml，稳定时间分别增加7．3～9．1min和5．7～5．8min，最大抗延阻力分别增加5～232E．U和103～207E．U，延伸性分别增加0．4～5．5cm和1．0～3．7cm，面积分别增加8．8～37．9cm^2和30．8～41．8cm^2；产量较其亲本龙辐麦8号分别提高8．9％～15．8％和9．3％～16．4％，且2008年的产量差异达显著水平；龙辐06K1079和龙辐06K1083与其亲本相比还具有目的性状以外的其他变异，主要表现是长芒、秆高、多粒和秆锈抗性降低等。转基因后代中出现的非目的性状变异，为育种提供了更大选择机遇。

利用SDS-PAGE鉴定转基因小麦HMW-GS的表达类型和后代遗传

采用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS PAGE)在蛋白质水平上对T2～T5代小麦转基因株系高分子量谷蛋白亚基(HMW GS)的遗传表达及其分离进行了鉴定和分析。结果发现,外源1Dx5和1Dy10基因在T2代部分株系中表达;在有的株系中出现了原亚基(8亚基)的缺失或沉默和新亚基(暂定8 )的产生,因而检测出2+5+10+12,2+5+7+8 +10+12,5+7+10,2+7+10+12的多种类型。对2+5+10+12型株系进行了多代跟踪分析,发现其在T2～T5代陆续发生分离,存在于不同单株、不同单穗的子粒和同一单粒后代之间。经筛选,获得了天然不存在的亚基类型为2+5+10+12,2+10+12,2+5+12等稳定表达的种质创新株系。