小麦面筋相关性状的主基因+多基因遗传模型分析

【目的】通过小麦面筋相关性状的主基因+多基因遗传模型分析,探析小麦湿面筋含量、干面筋含量和面筋指数的遗传规律,为我国长江中下游麦区红皮强筋专用小麦品种选育提供理论参考。【方法】以苏麦6号×扬97G59为亲本构建的双单倍体(DH)群体(共189个家系)为材料,采用主基因+多基因遗传分离分析方法对小麦湿面筋含量、干面筋含量和面筋指数进行遗传模型分析。【结果】湿面筋含量在句容试点MX2-ED-A模型为最佳模型,受到2对显性上位性效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为74.18%,多基因遗传率为24.35%,但在扬州试点MX2-IE-A模型为最佳模型,受到2对抑制效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为7.41%,多基因遗传率为90.60%。对于干面筋含量,在句容试点MX2-ED-A模型为最佳模型,受到2对显性上位性效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为38.24%,多基因遗传率为61.61%,但在扬州试点MX2-IE-A模型为最佳模型,受到2对抑制效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为5.65%,多基因遗传率为94.04%。面筋指数在句容试点MX2-AI-AI模型为最佳模型,受到2对加性上位性效应主基因和加性上位性效应微效多基因控制,主基因遗传率为66.34%,多基因遗传率为33.55%,但在扬州试点MX2-DE-A模型为最佳模型,受到2对重叠效应主基因和加性效应微效多基因控制,主基因遗传率为42.05%,多基因遗传率为57.62%。【结论】小麦干面筋含量、湿面筋含量和面筋指数均表现为数量性状的特点,受多基因的控制,且存在环境效应。干面筋含量和湿面筋含量的遗传主要受2对显性上位性或抑制效应主基因+多基因的控制;面筋指数的遗传受2对加性上位性或重叠效应主基因+多基因的控制。

宁春4号×河东乌麦F_(6:7)家系籽粒蛋白质性状及候选基因分析

【目的】对宁春4号和河东乌麦杂交、自交F_(6:7)家系进行籽粒蛋白质性状及候选基因分析,以期挖掘与籽粒蛋白质性状相关的基因,为小麦籽粒蛋白质性状遗传改良提供理论参考。【方法】以蛋白质性状差异较大的2个亲本(宁春4号和河东乌麦)及其杂交、自交的551个F_(6:7)家系为材料,对小麦籽粒蛋白质性状(粗蛋白含量、湿面筋含量和沉降值)进行方差分析、相关分析及聚类分析,通过高、低值株系转录组测序,对差异表达基因(DEGs)进行功能注释及信号通路富集分析,并鉴定籽粒蛋白质性状相关基因。【结果】籽粒蛋白质相关性状在F_(6:7)家系中均出现明显分离,分布均呈连续正态分布。粗蛋白含量、湿面筋含量和沉降值的平均值分别为15.64%、33.31%和39.06 mL,介于双亲该性状值之间,其中,超中亲比例为29.04%~77.31%,超高亲比例为7.08%~39.56%;变异系数排序为沉降值(10.99%)>湿面筋含量(6.07%)>粗蛋白含量(5.70%),且三者间呈极显著正相关(P<0.001)。551个F_(6:7)家系被聚为四大类群(Ⅰ~Ⅳ),分别包括148、125、171和107个家系,其中,类群Ⅳ的平均粗蛋白含量(16.87%)、湿面筋含量(35.96%)和沉降值(45.02 mL)均最高,为优异类群。根据高、低值株系的转录组测序数据,从中筛选出4368个DEGs,其中,970个为上调表达,3398个为下调表达。GO功能注释结果显示,小麦籽粒蛋白质性状差异表达主要发生在细胞区域,涉及细胞膜结构和细胞器等组分,同时也发生在细胞连接等部位,通过调节结合、催化等分子功能,引起细胞过程、代谢过程、胁迫反应和应激反应为主的生物过程协同变化。KEGG信号通路富集结果显示,DEGs显著富集到9条代谢通路(P<0.05),其中筛选出4条与小麦籽粒蛋白质性状密切相关的代谢通路及其DEGs,10个DEGs与组氨酸代谢、21个与淀粉和蔗糖代谢、8个与酪氨酸代谢、8个与丙氨酸和天冬氨酸及谷氨酸代谢相关,其中有7个DEGs上调表达。实时荧光定量PCR验证结果与转录组测序结果基本一致。【结论】小麦籽粒蛋白质性状属多基因控制的数量性状遗传,F_(6:7)家系出现许多超亲类型,其中沉降值具有较大改良潜力。类群Ⅳ为籽粒蛋白质性状优异类群,可用于蛋白质性状优异品种的育种实践。基于富集功能分析筛选出组氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、酪氨酸代谢、丙氨酸和天冬氨酸及谷氨酸代谢4条通路与小麦籽粒蛋白质性状调控机制有关,并鉴定出7个与籽粒蛋白质性状相关的候选基因。

基于测量不确定度评定小麦粉中湿面筋含量的合格概率与控制值

湿面筋含量是评定小麦粉质量的一项重要指标,试验依据GB/T 5506.1—2008测量湿面筋含量,依据JJF1059.1—2012评定湿面筋含量的测量不确定度,依据CNAS-TRL-010:2019评定湿面筋含量的合格概率和控制值。结果表明,试样中湿面筋含量的扩展不确定度可表示为:G=(22.1±0.5)%,k=2;试样中湿面筋含量的合格概率为64.8%;当试样中湿面筋含量的测量值大于22.43%时,湿面筋含量的合格概率大于95%。通过评定小麦粉中湿面筋含量的测量不确定度、合格概率和控制值,可为生产企业与检验机构提供参考。

氮肥运筹对弱筋小麦群体指标与产量和品质形成的影响

以弱筋小麦品种扬麦9号和宁麦9号为材,研究了不同施氮水平及基追比对群体指标、产量和品质的影响。结果表明,孕穗期叶面积指数(LAI)随施氮量的增加而提高;小麦籽粒产量及成熟期生物产量、花后干物质积累量与施氮量均呈二次曲线关系;籽粒蛋白质含量、湿面筋含量与施氮量呈极显著正相关。增加后期追氮比例及同比例2次追氮均提高了成熟期生物产量、花后干物质积累量、茎蘖成穗率、孕穗期LAI、籽粒产量、蛋白质含量和湿面筋含量。花后干物质积累量、成熟期生物产量、成穗数、茎蘖成穗率与产量呈显著或极显著正相关,拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期LAI与产量呈显著或极显著二次曲线关系。弱筋小麦实现优质和产量7000kghm-2的氮肥运筹技术以施氮量200kghm-2和基肥∶拔节肥∶孕穗肥为7∶2∶1,其高产优质协调的关键群体调控指标,最适LAI为6.9,花后干物质积累量和成熟期生物产量分别为5300和16500kghm-2,成穗数为466×104hm-2,茎蘖成穗率为50%。

2006—2015年中国小麦质量年度变化

【目的】中国小麦由强筋小麦、中强筋小麦、中筋小麦和弱筋小麦4种类型构成,分析近10年来各类型小麦年度质量变化,探讨小麦生产质量现状、存在的问题和解决方法,为小麦生产、科研、购销和加工等环节提供必要的参考。【方法】对2006—2015年中国小麦生产区742个小麦品种7 561份样品的容重、蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀指数和面团流变学特性进行测定,分析各类型小麦年度比例和8个主要品质性状年度变化。【结果】小麦品种结构有所改善,但达标样品比例较低。从品种比例看,强筋品种、中强筋品种、中筋品种和弱筋品种比例分别为12.6%、16.7%、68.7%和2.0%,年度间保持稳定。从样品比例看,强筋小麦、中强筋小麦、中筋小麦和弱筋小麦样品比例分别为21.0%、16.9%、49.4%和3.8%;各类型小麦样品比例年度间变化差异较大,年度间强筋小麦和中筋小麦呈此消彼长趋势,中强筋小麦呈缓慢增加趋势,弱筋小麦呈下降趋势。从达标样品比例看,各类型小麦达标比例较低,强筋小麦、中强筋小麦、中筋小麦和弱筋小麦达标比例分别为4.8%、4.6%、25.0%和0.4%。中国小麦总体质量表现为中筋小麦水平,容重、蛋白质含量和湿面筋含量年度间变化趋势不明显,沉淀指数、粉质和拉伸参数呈小幅下降趋势。强筋小麦、中强筋小麦和中筋小麦品质性状年度间保持相对稳定,沉淀指数、粉质和拉伸参数变化趋势基本相同;弱筋小麦近年来蛋白质含量、湿面筋含量和沉淀指数年度平均值增加,品质下降。不同类型小麦品质性状差异较大,容重年度平均值大小依次为中强筋小麦>强筋小麦>中筋小麦>弱筋小麦,蛋白质含量和湿面筋含量年度平均值大小依次为强筋小麦>中筋小麦>中强筋小麦>弱筋小麦,沉淀指数、粉质和拉伸参数年度平均值大小依次为强筋小麦>中强筋小麦>中筋小麦、弱筋小麦;年度平均值变幅不同,其中沉淀指数、粉质和拉伸参数年度平均值变幅大小依次为强筋小麦>中强筋小麦>中筋小麦、弱筋小麦。【结论】中国小麦品种结构有所改善,各类型小麦达标比例较低,小麦质量有较大提升空间。应通过选育和推广高产优质专用小麦品种、合理增加现有各类型优质小麦品种面积和加大政策扶持力度等途径,优化品种结构,提高小麦质量。

2004—2011年中国主产省小麦蛋白质品质分析

【目的】分析2004—2011年来中国主产区小麦蛋白质品质检测数据,探讨小麦蛋白质品质年度和地区间变化规律。【方法】对2004—2011年分别来自冀、鲁、豫、苏、皖5个小麦主产省的4 235份小麦样品的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值、稳定时间和最大拉伸阻力进行分析。【结果】2004—2011年,中国主产省小麦籽粒蛋白质含量和湿面筋含量平均值变化不大,沉淀值呈明显下降趋势,表明近年来小麦内在品质变差;不同主产省之间小麦蛋白质含量差异较大,呈明显北高南低和东高西低趋势。【结论】近年来片面追求高产已影响了中国小麦的整体品质,致使强筋麦产区小麦面筋强度降低、弱筋麦产区小麦面筋增加。应根据各地区的不同条件发展适合本地区的高产优质小麦品种。

小麦重要品质性状的遗传分析和面条专用型小麦的筛选

分析了 32个小麦品种 (或稳定品系 )的蛋白质和湿面筋含量、面粉 RVA粘度特性及其相互关系 ,结果表明 :(1)蛋白质和湿面筋含量以及 7个 RVA粘度性状在不同品种 (品系 )间存在着广泛的遗传变异 ,并且都具有较高的广义遗传力 ;(2 )蛋白质和湿面筋含量与到达高峰粘度的时间呈显著正相关 ,与其它 RVA粘度指标相关系数的高低因性状而异 ,未达显著水平 ;(3)依据蛋白质和湿面筋含量聚类的结果与依据 7个 RVA参数聚类的结果有较大差异。依据 RVA粘度性状聚类的结果表明 ,生态类型相似的品种 (品系 )有聚集在一起的趋势 ,而以蛋白质和湿面筋含量聚类时没有类似的现象存在。本研究按照两种聚类结果对蛋白质、湿面筋含量和 RVA粘度参数综合考虑 ,筛选出 10个优质面条加工潜力较大的品种 (品系 ) ,并对优质面条小麦的评价体系做了讨论。

Quantitative Traits of Ion Beam Induced Mutagenesis in Triticum aestivum

[Objective] The aim of this study was to elucidate the quantitative traits of plants mutagenized by ion beam. [Method] The particular variation phenotypes, a- gronomic traits, and protein and wet gluten contents of progenies derived from the same ion beam induced mutant were investigated. [Result] Morphological polymor- phism existed in some individuals. Plant height, spike length and protein content were significantly influenced by ion beam, and effective tiller number and wet gluten content were moderately influenced. Multiple comparisons of all the indices within groups indicated genomic instability among these groups. Coefficient of variation im- plied the differences within group were very low. [Conclusion] Ion beam irradiation displayed characteristics of multi-directivity and non-directiveness. It aroused multiple variations in the same mutant. Instability among progeny indicates cells had different fate even in the same irradiated tissue. It may take several generations for mutants to stabilize particular phenotypes. The effects of ion beam irradiation may be the in- terrelated direct irradiation damage, indirect irradiation damage and late effect, such as bystander effect and adaptive response.

小麦湿面筋蛋白的流变学性质

采用HAAKE(RS600)流变仪,分别用动态(应力和频率扫描)和稳态(蠕变-恢复实验)方法研究不同湿面筋含量和品质的三种小麦面粉湿面筋蛋白(湿面筋蛋白Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ)的临界应用、弹性模量等流变学性质.结果表明:应力扫描时,湿面筋蛋白Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的临界应力分别为49.59,24.88和12.48 Pa;频率扫描时,当频率为1.117 rad/s时它们的弹性模量分别为1194,789和583 Pa;蠕变-恢复实验时,当时间为5.11m in时它们的形变分别为7.09%,9.43%和14.29%.这表明湿面筋含量越高,面筋品质越好,其临界应力越大;弹性模量越大;形变率越小,面筋蛋白形变恢复时间越短.

面粉面筋数量和质量与鲜湿面条品质的关系

以河南农业科学院提供的12种小麦为材料,分析了它们的湿面筋含量、干面筋含量、面筋指数与面条品质的关系.结果表明:湿面筋含量与面条的干物质吸水率、干物质损失率、蛋白质损失率呈高度显著负相关,与面条的剪切应力呈高度显著正相关;与面条的粘结性、回复性、剪切力、拉断力、拉断应力呈显著正相关.干面筋含量与面条的粘结性呈高度显著正相关;与面条的回复性、剪切力、剪切应力呈显著正相关;与面条的干物质吸水率、干物质损失率、蛋白质损失率呈显著负相关.面筋指数与面条的拉伸距离呈高度显著正相关;与面条的硬度、粘合性、剪切力、拉断力、拉断应力呈显著正相关;与面条的弹性、粘结性、回复性、干物质吸水率、干物质损失率呈显著负相关.

小麦湿面筋含量和面筋指数的杂种优势分析

选用4个强筋和4个中弱筋小麦品种为亲本通过NCⅡ设计,配制正反杂交32个组合,对其湿面筋含量和面筋指数的杂种优势进行了分析。结果表明:湿面筋含量的杂种优势较低,面筋指数的杂种优势较高。仅有2个组合的湿面筋含量具有正向优势且不显著,其余30个组合均为负向优势,并有5个组合达到了显著水平;有26个组合的面筋指数具有正向优势,其中6个达到了显著水平,4个组合达到了极显著水平,其余6个组合具有负向优势,但都不显著。

基于各粉路系统面粉和湿面筋含量快速确定面粉吸水率的初步研究

为准确预测小麦面团流变学特性测定过程中的吸水率,以河南省小麦区域试验参试品种(系)为材料,对各粉路系统出粉量、湿面筋含量、沉淀值和吸水率进行相关性分析。结果表明,各粉路面粉出粉量、湿面筋含量和沉淀值均与吸水率呈显著或极显著相关。以各粉路面粉出粉量为自变量(X),以吸水率为因变量(Y),进行逐步回归分析,建立方程Y=60.967-0.047 X1-0.055 X5+0.006 X6+0.055 X7。并以不同湿面筋含量对实验结果进行细分,初步总结出不同湿面筋含量所对应的吸水率大概值。

^(60)Co-γ射线诱变小麦品质突变体的筛选及分子标记检测

为了探索小麦品质性状的物理诱变效应,用300 Gy的60Co-γ射线辐射小麦品种河科2号的干种子,对M3代234个株系的蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、硬度和产量性状进行变异分析和SSR分子鉴定,以超过均值±2×标准差确定变异株系。结果表明,在M3代群体中,蛋白质含量有13个株系发生正向变异,5个株系发生负向变异;湿面筋含量有8个株系发生正向变异,3个株系发生负向变异;沉降值有6个株系发生正向变异,3个株系发生负向变异;硬度有2个株系发生正向变异,9个株系发生负向变异;产量有5个株系发生正向变异,4个株系发生负向变异。相关分析表明,M3群体蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值呈极显著正相关,表现出平行变异的趋势。初步筛选出蛋白质含量和湿面筋含量符合国家强筋小麦标准(蛋白质含量≥15%,湿面筋含量≥35%)的株系8个。经SSR分子标记检测,与控制小麦蛋白质含量的基因存在连锁的2个特异引物Xbarc 164和Xgwm 161在以上8个变异株系都呈现多态性标记,表明这些株系与蛋白质含量相关的基因可能发生了变异。

小麦品种间籽粒品质性状表现及其相关性分析

以125个普通小麦品种(系)为试材,分析了它们的籽粒硬度、蛋白质含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值表现及4项品质指标的相关性。结果表明:硬度与蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值均呈极显著正相关,蛋白质和湿面筋含量也分别与沉降值呈极显著正相关,而蛋白质含量与湿面筋含量间相关不显著。将被测品种按面筋强度分为强、中、中下和弱4个等级,不同的等级中,各性状的相关性又产生了很大的差异。此外,各品种小麦硬度的变幅是7 5%～81 4%,变异系数为33 71%;蛋白质含量的变幅是9 9%～16 9%,变异系数为9 39%;湿面筋含量的变幅是3 6%～93 2%,变异系数为62 28%;沉降值的变幅是16 5～51 7ml,变异系数为27 93%。这些品种中多数为硬质麦,蛋白质含量中等,湿面筋含量较高,但也有部分材料湿面筋含量非常低,沉降值中等偏低。

春小麦不同播期对籽粒蛋白质与湿面筋含量影响的试验研究

以北疆主要春小麦品种：新春6号（中筋型）、新春8号（强筋型）、新春9号（强筋型）、Y20（强筋型）作为供试材料。2002～2003年在石河子大学农学院试验站分期播种试验。研究在新疆大陆性气候条件下不同播期对春小麦蛋白质和湿面筋含量的变化。试验表明：随着播期的推迟．春小麦蛋白质和湿面筋含量呈增加趋势．晚播的小麦蛋白质和湿面筋含量比正常播期的要高；在任一播期中．高蛋白品种的蛋白质含量始终高于低蛋白品种。但在灌浆期温度条件相差不大的情况下。灌浆期以前的温度状况对小麦蛋白质和湿面筋的形成也起着一定的作用。

面筋持水率与面筋延展性的关系

以昆明市面粉市场销售的22种小麦面粉为材料,用手洗法测定湿面筋含量、干面筋含量、面筋持水率和面筋延展性,通过相关分析、通径分析、多元线性回归等方法分析了面筋含量、面筋持水率与面筋延展性的关系。结果表明面筋持水率在不同材料间差异较大,面筋持水率与面筋延展性间存在极显著正相关,相关系数达到0.782**。通径分析结果表明,湿面筋含量、干面筋含量及面筋持水率对面筋延展性具有明显的直接和间接作用。通过多元线性回归分析得到的面筋延展性与湿面筋含量、干面筋含量、面筋持水率间的多元线性回归方程也较为可靠。因此,面筋持水率也可作为衡量面粉品质的指标之一。

推迟灌拔节水对不同种植模式冬小麦产量及品质的影响

为探讨华北平原冬小麦控水提质种植模式,在2012—2013年冬小麦生育期间,采用常规种植和宽幅精播2种种植模式,每种种植模式都设冬小麦整个生育期不灌溉、于拔节期灌溉60mm和于拔节后10 d灌溉60 mm共3种灌溉处理,研究了控水条件下不同种植模式冬小麦的籽粒产量及品质特性.结果显示:推迟灌拔节水显著增加了穗粒数、湿面筋含量和湿面筋指数.宽幅精播种植模式显著增加了冬小麦穗数.推迟灌拔节水显著提高了宽幅精播冬小麦的籽粒产量、籽粒蛋白质产量、吸水率、湿面筋含量和面团稳定时间.在冬小麦生育期间总灌溉量为60 mm条件下,推迟灌拔节水显著提高了宽幅精播冬小麦的籽粒产量和加工品质.研究可为华北平原冬小麦控水提质模式提供理论依据和技术支持.

新疆春小麦育成品种耐热性评价

为筛选出耐热性好的小麦种质材料,通过开花期至成熟期人工模拟高温胁迫环境,以千粒重热感指数为主要评价指标,评价了新疆近30年来审定的春小麦品种的相对耐热性,并分析了高温胁迫对小麦籽粒蛋白质、湿面筋含量的影响。结果表明,与自然生长相比,高温胁迫条件下新疆春小麦育成品种的千粒重、籽粒宽度的变化均达到了极显著水平(P<0.01),籽粒长度变化不显著(P>0.05),不同品种间耐热性存在很大差异。综合三年千粒重热感指数(HSI)分析,耐热性相对较好的品种有17个,连续三年HSI<1的品种有11个,其中新春37号、新春2号、新春38号在高温胁迫条下千粒重变化较小,产量较稳定,为强耐热品种;对高温敏感品种有26个,连续三年HSI≥1的品种有13个,其中新春13号、新春18号、新春33号耐热性相对较弱。高温胁迫影响小麦籽粒的品质,其中13.95%的品种蛋白质含量降低,6.98%的品种湿面筋含量降低,其他品种高温胁迫后籽粒蛋白质、湿面筋含量均较自然生长有所提高。

苜蓿冰结构蛋白对冷冻湿面筋品质及结构的影响

采用冰球结合磷酸盐缓冲液法提取苜蓿冰结构蛋白(alfalfa ice-structuring proteins,AISPs),并对其氨基酸组成及其分离纯化后不同组分性质和结构进行鉴定。将AISPs与面筋蛋白干粉混合进行冷冻处理,旨在研究AISPs对冷冻湿面筋品质及结构的影响。结果显示:AISPs含17种氨基酸,亲水性氨基酸与疏水性氨基酸的比例约为7∶4;分离得到分子质量为34 kDa和52 kDa的2个蛋白组分,其热滞值最高均为0.41℃;Schiff染色显示,前者为糖蛋白,后者为非糖蛋白;其二级结构的比例分别为α-螺旋∶β-折叠∶β-转角∶无规卷曲=13.19∶60.21∶12.21∶19.16和α-螺旋∶β-折叠∶β-转角∶无规卷曲=16.87∶39.41∶26.69∶17.03。AISPs对-40℃处理样品的保护效果比-18℃更为显著。随着冻藏时间的延长和冻融周期的增加,湿面筋蛋白持水性下降,可冻结水含量上升,ω-麦醇溶蛋白部分降解,HMW-GS全部降解,冻藏样品的LMW-GS的B亚基和C亚基较稳定,D亚基有所增加;冻融样品则呈现B、C、D亚基均不同程度的增加,且以B亚基和C亚基的增加为主。加入AISPs后,在一定程度上缓解了蛋白组分降解。扫描电子显微镜结果显示,冷冻处理造成湿面筋蛋白网络质地粗糙、孔洞增大,而AISPs的添加使面筋网络得以清晰连续。

从湿面筋含量和面筋指数来评价中国河南和法国小麦面筋

通过分析小麦全麦粉和小麦粉的湿面筋含量和面筋指数，比较了中国河南、法国小麦样品的面筋质量。结果表明：法国小麦样品和小麦粉虽然湿面筋含量较低在22．6％－36．1％之间，但面筋指数却很高，通常在86－100之间，而我国河南小麦样品虽然湿面筋含量较高在31．6％－37．2％之间，但面筋指数较低，仅在12－84之间。从而得知法国小麦粉的烘焙品质优于我国河南的小麦粉。