强筋小麦龙麦26Glu-A3d基因遗传效应初步研究

龙麦26是东北春麦区强筋小麦育种的核心亲本,为进一步提高该品种品质潜力,拓宽其遗传基础,利用分子标记和6次选择性回交相结合的手段,将Glu-A3位点最优基因Glu-A3d导入龙麦26遗传背景之中,利用BC5F1、BC6F1群体和龙麦26的Glu-A3位点近等基因系为试材进行Glu-A3d基因遗传效应评价。结果表明,在强筋小麦品种龙麦26遗传背景下,导入Glu-A3d基因使籽粒蛋白、干面筋、面筋指数、吸水率、形成时间和稳定时间等指标3年平均分别提高0.07%、-2.13%、10.73%、0.13%、1.57%和4.97%。Zeleny沉降值和粉质仪的断裂时间2年平均分别提高3.05%和12.65%。以上结果表明,导入Glu-A3d基因使龙麦26品质性状均有不同程度提高。

新疆小麦品种Glu-A3和Glu-B3位点等位变异的分布

为给新疆小麦品质育种提供理论依据,利用Glu-A3、Glu-B3位点上的17个STS标记检测了185份新疆冬、春小麦品种Glu-A3和Glu-B3位点的等位变异。结果表明,新疆小麦品种以Glu-A3c、Glu-B3a和Glu-B3j亚基为主,其分布频率分别为64.86%、22.70%和17.84%。新疆冬、春小麦品种在Glu-A3位点上均以Glu-A3c亚基为主,分布频率分别为63.30%和67.11%;在Glu-B3位点上,新疆冬、春小麦品种分别以Glu-B3j和Glu-B3a为主,分布频率分别为22.02%和26.32%。新疆冬、春小麦农家品种亚基类型较少,冬小麦农家品种仅有5种类型(以Glu-A3c和Glu-B3i为主),春小麦农家品种有10种类型(以Glu-A3c和Glu-B3d为主)。引进品种和自育品种亚基类型丰富,冬小麦引进品种以Glu-A3c和Glu-B3i为主,分布频率为12.84%和6.42%;春小麦引进品种以Glu-A3c和Glu-B3j为主,分布频率为17.11%和6.58%。冬小麦自育品种以Glu-A3c和Glu-B3j亚基类型为主,分布频率为45.87%和18.35%;春小麦自育品种以Glu-A3c和Glu-B3a亚基类型为主,分布频率为36.84%和18.42%。

中国小麦微核心种质低分子量麦谷蛋白Glu-A3位点等位基因的PCR检测

低分子量麦谷蛋白在麦谷蛋白中约占75%,对小麦品质具有重要的作用。目前对LMW-GS组成与小麦品质的关系尚无统一的、标准的、综合的结论,中国小麦LMW-GS的分布现状尚很少研究。本研究利用7对低分子量麦谷蛋白Glu-A3位点等位基因的特异引物标记,对200份中国小麦微核心种质的Glu-A3位点的分布状况进行PCR分析,结果表明:中国微核心种质中以c、a、d三个等位亚基的品种数目为多,近一半的品种含Glu-A3c,1/4的品种含Glu-A3a,14.5%的品种含Glu-A3d,三者占总品种数的85%。含Glu-A3b和Glu-A3e的品种各占5%左右,含Glu-A3f的只占1%,因此,对面筋强度作用较大的b、d亚基的数目较少,而对面筋强度作用最小的c亚基却占44.5%。可见通过调整LMW-GS亚基的组成将是改良我国小麦品质的一条重要的途径。

陕西小麦Glu-A3和Glu-B3位点等位变异的检测和分析

低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)与小麦品质密切相关。为了给陕西小麦的品质改良提供参考依据,采用STS分子标记,检测了175份陕西小麦品种(系)Glu-A3和Glu-B3位点的等位变异组成。结果表明,陕西小麦Glu-A3位点存在4种等位变异,即Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c和Glu-A3d,分别占12.6%、1.7%、58.3%和27.4%;Glu-B3位点存在8种等位变异,即Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3e、Glu-B3f、Glu-B3g、Glu-B3i和Glu-B3j,分别占4.6%、2.9%、45.7%、0.6%、2.9%、8.5%、4.0%和30.8%。在陕西不同地区小麦之间,两个位点等位变异的种类、组合及其分布比例存在差异,这可能与地区间不同的自然地理环境、饮食习惯、育种目标及亲本选择有关。

宁夏小麦Glu-A3与Glu-B3位点等位变异组成分析

低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)与小麦品质密切相关。为给宁夏小麦的品质改良提供参考,应用STS分子标记,对宁夏98份小麦品种Glu-A3和Glu-B3位点的等位基因变异类型组成进行检测和分析。结果表明,宁夏98份小麦品种Glu-A3位点存在Glu-A3a(4.0%)、Glu-A3b(2.0%)、Glu-A3c(55.1%)、GluA3d(10.1%)和Glu-A3e(28.5%)5种等位变异;Glu-B3位点存在Glu-B3a(2.0%)、Glu-B3b(8.1%)、Glu-B3c(5.0%)、Glu-B3d(7.1%)、Glu-B3f(21.4%)、Glu-B3g(2.0%)、Glu-B3h(15.3%)和Glu-B3i(13.3%)8种等位变异。宁夏参试品种共存在23种等位变异组合形式,其中引黄灌区存在18种组合类型,Glu-A3c/Glu-B3j(17.7%)和Glu-A3e/Glu-B3f(16.2%)组合类型较为普遍;宁南山区存在13种组合类型,以Glu-A3c/Glu-B3i(20.0%)组合类型为主。在参试的宁夏小麦品种中,对同一地区不同来源品种而言,改良品种的LMW-GS遗传多样性明显较引进品种和地方品种更丰富。

3个新疆地方小麦品种Glu-A3位点低分子量谷蛋白亚基新基因的序列分析

麦谷蛋白可分为高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS),其中低分子量麦谷蛋白亚基对小麦品质具有重要影响。本文采用PCR方法从中国小麦微核心种质中的3个新疆小麦品种红春麦(新疆玛纳斯)、红春麦(新疆昌吉)和红金包银(新疆伊吾)中分别得到了3个低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)新基因(GenBank:DQ519084、DQ519085和DQ517534)。它们具有LMW-i型基因的典型结构特征,与已报道的Glu-A3位点编码的LMW-GS基因序列有很高的一致性,高达79.06%～94.24%。DQ519084和DQ517534在C末端保守区有9个半胱氨酸残基,DQ519085其编码区内存在1个提前终止密码子,推测其为假基因。

东北春麦区小麦品种(系)低分子量麦谷蛋白基因Glu-A3d和Glu-B3g的分子检测

Glu-A3位点的Glu-A3d基因和Glu-B3位点的Glu-B3g基因是优质低分子量麦谷蛋白亚基(LMWGS)。为明确2个优质基因在东北春麦区小麦品种(系)中的分布情况,从而为强筋小麦育种和品质改良提供有用信息,利用Glu-A3d和Glu-B3g基因特异性STS标记检测了127份小麦品种(系)。结果表明:2个品种携带Glu-A3d基因,62个品种(系)携带优质基因Glu-B3g基因,占48.8%。

中国小麦微核心种质Glu-A3位点等位变异的分布

低分子量麦谷蛋白亚基在面包和面条食品加工过程中起着十分重要的作用。为了便于对含有LMW-GS优良基因的亲本筛选,选取来源于不同麦区包括地方品种和育成品种在内的208份核心种质为供试材料,用特异PCR方法检测Glu-A3位点LMW-GS基因的等位变异。结果表明,Glu-A3d出现频率(26.4%)明显高于其他等位类型,在地方品种和育成品种中的分布频率分别为26.7%和26.0%;分布频率从大到小依次为Glu-A3d>Glu-A3c>Glu-A3a>Glu-A3b>Glu-A3e>Glu-A3g>Glu-A3f;在来源于冬春兼播麦区的育成品种中未检测出Glu-A3e和Glu-A3f。对面筋强度贡献较大的Glu-A3b在地方品种和育成品种中的分布频率分别为10.7%和18.2%,说明我国小麦总体品质水平有了较大的提升。

普通小麦近缘种低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3基因的分离和鉴定

低分子量麦谷蛋白约占小麦种子贮藏蛋白的三分之一,对面团延展性和食品加工品质有重要影响。普通小麦近缘种是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究利用Glu-A3位点特异性引物对野生二粒小麦、栽培二粒小麦、硬粒小麦及野生一粒小麦共计9份材料进行Glu A3-1、Glu A3-2、Glu A3-3基因扩增和鉴定,各发现5个等位变异,共计15个单元型;其中,有2个等位变异含有9个半胱氨酸残基,可能属于优良品质亚基。对小麦近缘种中这些Glu-A3位点等位变异的鉴别,进一步完善了小麦低分子量麦谷蛋白亚基的构成,并为小麦品质育种中亲本的选择提供了相应依据。

优质小麦品种Glu-A3位点LMW-GS基因的克隆及分子特征

【目的】揭示小麦不同品种Glu-A3位点低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)基因的分子特征,寻找在小麦品质改良方面有潜在应用价值的优质候选基因。【方法】选用小麦Glu-A3位点LMW-GS基因特异引物,以中国优质小麦品种小偃6号、陕优225,澳大利亚面包小麦Suneca、Cook以及遗传背景已揭示清楚的中国春小麦为材料,通过基因组特异PCR方法克隆其Glu-A3位点LMW-GS基因,并进行了分子特征比较。【结果】获得了5个Glu-A3位点LMW-GS基因,分别命名为:CookGlu-A3(登录号为EU871816)、XYGlu-A3(FJ876820)、SYGlu-A3(FJ876819)、SunecaGlu-A3(FJ876822)和CSGlu-A3(FJ876821),这5个基因均有完整的ORF、上游197bp的启动子区和终止密码子下游51bp序列,推导蛋白均属于LMW-i型亚基,其差别在于不同序列之间存在着一些SNP位点和插入/缺失片段。其中,CookGlu-A3推导蛋白含7个Cys残基,在C端区缺失了包含第7个保守Cys残基在内的38个氨基酸片段。基于51个染色体位点已知的LMW-GS基因编码区序列比对结果构建的系统发生树,将这些序列分为3大类:所有Glu-A3位点LMW-GS基因编码序列单独聚为第Ⅰ类;部分Glu-D3位点基因被聚在第Ⅱ类;剩余Glu-D3位点基因和全部Glu-B3位点基因被聚在第Ⅲ类,而在第Ⅲ类中这2个位点的LMW-GS基因又各自聚为2个不同的亚类,即Ⅲ-1和Ⅲ-2。【结论】从小麦品种Cook中克隆的CookGlu-A3是编码含7个Cys残基的LMW-i型亚基基因,可能是一个新的LMW-GS基因类型;不同染色体位点的LMW-GS基因在其编码区存在特异性;Glu-A3位点LMW-GS基因与Glu-B3或Glu-D3位点LMW-GS基因编码区序列差异较大。

小麦微核心种质Glu-A3位点等位基因的鉴定及其与品质关系的研究

低分子量麦谷蛋白亚基约占小麦谷蛋白的80%,对小麦品质影响很大,为明确各亚基与品质的关系,促进小麦育种工作,采用PCR方法检测190个中国小麦微核心种质Glu-A3位点等位基因。结果表明:共检测到Glu-A3a^Glu-A3g 7种基因类型,且以等位亚基c为主。SDS沉降值测定显示,c亚基对品质作用较小,但所占比例最大。由此可见,我国小麦种质资源以劣质亚基为主,引进优质亚基可成为我国小麦品质改良的重要途径。

编码Glu-A3位点低分子量麦谷蛋白亚基的基因在山东小麦中的分布

低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)赋予面团延展性,对小麦加工品质有重要影响。本试验以545份山东小麦为材料,采用特异引物PCR技术对其Glu-A3位点低分子量麦谷蛋白的7个亚基基因进行了鉴定和分析。结果表明:地方品种中,g亚基的含量最丰富,达到52.3%,历史品种中,c、d亚基的含量较丰富,分别为47.0%和25.2%,与地方品种相比,历史品种中a、c、d亚基所占比例的提升幅度较大,而g亚基的比例则大幅减低。

小麦Glu-A3位点基因的等位变异及其对沉降值的影响分析

为了了解小麦Glu-A3位点基因的等位变异对SDS沉降值的影响,我们对122个小麦品系的Glu-A3位点等位基因组成(分子标记),HMW亚基组成(聚丙烯酰胺凝胶电泳),以及这些小麦的品质参数SDS沉降值进行了鉴定,测量并进行了数据统计分析。方差分析显示,含有各Glu-A3等位基因的小麦品系SDS沉降值均值之间差异显著,Glu-A3位点基因的等位变异能解释SDS沉降值变异的9.09%,7个等位基因中含等位基因glu A3a,glu A3g和glu A3d的品系其平均沉降值都较高,而含glu A3b,glu A3f,和glu A3e的品系其平均沉降值都较低。不同HMW亚基背景下的分析结果也基本符合这个规律。等位基因glu A3e在地方品系中出现的频率很低,但是其中glu A3e所属品系的SDS沉降值均值显著低于所有材料沉降值均值;而在国外引进品种中出现频率最低的等位基因glu A3d,其所属材料SDS沉降值均值却显著大于所有材料的沉降值均值。这些特异的材料可以作为小麦品质改良的亲本,优质的等位基因可作为品质选育的指标。

黄淮麦区南片小麦 Glu-3位点等位变异分析

小麦的加工品质与低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)组成息息相关。为了尽快改良黄淮麦区小麦加工品质,应用STS分子标记与SDS-PAGE相结合的方法对小麦低分子量谷蛋白亚基Glu-A3、Glu-B3与Glu-D3位点的等位基因变异类型进行检测。结果表明:黄淮麦区南片356份小麦品种(系)中共检测到15种Glu-3位点等位变异,Glu-A3位点含Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c和Glu-A3d共4种等位变异,其分布频率分别为12.1%,13.5%,41.0%,33.4%;GluB3位点含Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3f、Glu-B3g、Glu-B3h、Glu-B3i和Glu-B3j共8种等位变异,其分布频率分别为8.71%,8.99%,23.0%,5.90%,7.30%,3.65%,0.28%,42.1%;Glu-D3位点含Glu-D3a、Glu-D3b和Glu-D3c共3种等位变异,其分布频率分别为40.2%,29.8%,30.0%。等位变异组合Glu-A3c/Glu-B3j/Glu-D3a分布频率最高(10.7%)。通过优质亚基的转育,多个优质亚基的聚合,将有助于改良我国小麦的品质。