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。

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

氮肥形态对不同HMWGS类型春小麦高分子量谷蛋白聚合体积累的效应

要:以12个具有不同HMW GS组成类型的春小麦为材料,在同一氮水平条件下研究不同形态氮肥对春小麦籽粒HMW谷蛋白聚合体的效应。结果表明,春小麦开花后10～15d左右形成可溶性谷蛋白,先出现的是低分子量谷蛋白,接着是HMW谷蛋白聚合体。随籽粒生长谷蛋白积累水平呈上升趋势,花后2 5d达最大值,但品种(品系)间的积累强度、最大值和最终水平均不同;籽粒灌浆过程中先出现较低分子量的HMW谷蛋白聚合体,再形成更高分子量的HMW谷蛋白聚合体。HMW谷蛋白聚合体出现在花后10～2 0d ,具有7+9和2 +12亚基组成的新克旱9、泉2 2 4和东农S5 7于花后2 0d达最大值,其余品种(品系)花后2 5d达最大值,但各品种(品系)积累强度和最终水平存在差异。对于HMW谷蛋白聚合体的积累强度和最终水平的增加尿素具有一定作用,各品种(品系)的遗传特性也有一定影响,但与品种(品系)的HMW GS组成无明显联系。

利用HMW麦谷蛋白亚基组成建立小麦品质鉴评程序

根据86个中国小麦品种的HMW麦谷蛋白亚基组成,利用粉质仪中的评价值做为小麦品质代表指标,研究了HMW GS的品质功能,制订出新的小麦HMW GS品质评分系统.同时用类平均法聚类,按照10个主要品质指标,将86个小麦品种聚为4大类.在此基础上。

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。

利用基因枪将HMW谷蛋白亚基基因与除草剂Basta抗性基因导入小麦不同外植体获得转基因植株

本研究构建了来自美国优质面包小麦品种Ｃｈｅｙｅｎｎｅ编码ＨＭＷ谷蛋白亚基５与１０的基因和编码除草剂Ｂａｓｔａ抗性的ｂａｒ基因的亚克隆重组质粒，以当前北京地区推广的高产抗病优良小麦品种（京４１１，京冬６号等）为材料，用基因枪将重组质粒导入小麦幼胚、幼穗和花药，获得了一批转基因小麦植株和后代结实种子（Ｔ０），经点杂交和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交鉴定表明外源基因已稳定整合到小麦基因组，转基因植株一代（Ｔ１）经除草剂Ｂａｓｔａ抗性鉴定，能抗２０～８０ｍｇ／Ｌ的Ｂａｓｔａ，其中１株的抗性高达１５０ｍｇ／Ｌ。通过本研究建立了一套完善的基因枪转化小麦多种外植体的体系；获得小麦幼穗、花药的转基因植株在国内外属首次报道。

小麦骨干亲本南大2419对衍生品种(系)HMW-GS的贡献分析

南大2419是我国小麦育种的骨干亲本之一。为了了解南大2419对衍生品种(系)HMW-GS的贡献,本研究利用SDS-PAGE技术对南大2419及其99个衍生品种(系)的HMW-GS组成与演变进行了分析。结果表明,南大2419 HMW-GS组成为N/7+8/2+12,品质得分7分。衍生品种(系)的平均品质得分7.62分,高于亲本南大2419;其中N/7+8/2+12组合的品种占45.45%,且该类型在每一代都是优势组合。南大2419 HMW-GS在后代中得到了较好的遗传,在子一代到子四代中,Null、7+8、2+12亚基出现的频率均高于50%,最高可达100%。衍生品种(系)中,12个大面积推广的品种都具有与南大2419相同的丰产性高、适应性好和抗性强的优点,但HMW-GS均不是优质组合。说明骨干亲本南大2419由于本身品质上的局限,对其衍生品种在品质遗传改良上的贡献很小,其主要贡献是传递丰产性状。

小麦HMW谷蛋白亚基基因克隆研究进展

高分子量麦谷蛋白亚基 (HMW GS)作为小麦胚乳中的重要贮藏蛋白 ,其组成及含量对小麦面粉的烘烤品质具有重要的决定作用。因此 ,改变小麦中HMW 谷蛋白的组成及含量是小麦品质改良的主要内容。而定向克隆小麦HMW GS基因则为利用基因工程方法改良小麦品质提供新的基因资源 ,从而为优质小麦的发展起到积极的推动作用。综述了近 2 0年来国内外小麦HMW GS基因克隆的研究进展 ,并讨论了近年来发展起来的一些新的基因克隆方法及其在小麦HMW GS基因克隆上的应用前景。

小麦HMW-GS检测方法的优化及应用

为了准确快速鉴定小麦品种的HMW-GS组成,以18个已知HMW-GS组成的品种为对照,将4种不同浓度分离胶的SDS-PAGE与分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)相结合,构建一套适于检测HMW-GS组成的方法,并用该方法检测214份陕西小麦品种(系)的HMW-GS组成。4种分离胶浓度中,除了亚基7、7*与7OE和8与8*外,9%的分离胶可以很清楚地分离Glu1-位点的其他常见亚基,结合分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)检测对照品种,结果与已知亚基(基因)一致。用分离胶浓度为9%的SDS-PAGE结合分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)方法对陕西品种(系)检测结果表明,Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1分别有3、8和3个亚基种类,共28种亚基组合类型。以1、Null、7+9、7+8、7+8*、14+15、2+12和5+10为主要亚基类型,频率分别为55.6%、41.6%、43.9%、26.2%、10.3%、15.4%、79.0%和12.6%;同时在Glu-B1位点发现7+8*和6+8*亚基。该方法可以快速准确地评价小麦HMW-GS组成,有效区分Glu-B1位点的亚基7与7OE,8与8*,鉴定结果稳定可靠。

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。

新疆主栽小麦HMW谷蛋白亚基遗传变异研究

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术对新疆近50年以来年推广面积达2万hm2以上的34个主栽小麦品种高分子谷蛋白亚基(GLU-1)位点的遗传组成进行了研究,认为新疆主栽小麦品种高分子谷蛋白亚基具有较丰富的遗传变异,共检测到了12种亚基和16种亚基组合类型,根据亚基组成进行的品质评分分析结果表明,新疆主栽小麦品种品质评分在4～10之间,平均5.79,这可能是新疆小麦中缺乏优质强筋小麦的遗传原因。除60年代外,其他各时期品种平均品质评分差异不大。本文筛选到6份具有5+10亚基、4份具有2*亚基、4份具有1亚基的品种供育种工作者在以后的育种工作中利用。

小麦HMW-GS与戊聚糖含量及其组分的相关分析和聚类分析

分析了21个不同小麦品种的HMW_GS组成,并测定了各品种戊聚糖及其组分的含量。根据亚基评分对不同小麦品种HMW_GS等位基因位点变异和亚基组合类型与戊聚糖、各组分和组分比值进行了相关分析,又根据评分和总戊聚糖含量对这21个品种进行了聚类。结果表明,供试材料的HMW_GS组合类型有11余种;不同品种间,阿拉伯糖变异大,木糖变异小,戊聚糖含量和各组分均有较大差异;大部分指标与Glu_1位点有显著的负相关,其中Glu_D1位点大于另外2个位点;N,7,17+18和2+12亚基对戊聚糖及各组分含量影响较大,烘烤品质较好的亚基1和5+10对戊聚糖及各组分含量的贡献则较小;含有亚基组合(N,7,2+12)的大部分戊聚糖指标含量均较高;聚类分析中把这些品种分为4类,第1类可以作为饲料生产,第3类可以作为食品工业生产。

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。

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。

甘肃小麦HMW-麦谷蛋白亚基遗传变异分析

对61份冬、春小麦品种的HMW-麦谷蛋白亚基分析,共检测到14种亚基和22种亚基组合,13份材料具有5+10亚基,2份具有2*亚基,2份具有14+15亚基,5份具有17+18亚基,5+10亚基在春小麦中出现的频率较冬小麦中高;品种HMW-麦谷蛋白亚基品质得分在4～12分之间,春小麦平均得分7.6,冬小麦平均得分6.6.结果表明:品种间GLu-1位点遗传变异差异大,亚基种类丰富,但优质亚基分布频率较低,品质评分较低,主要原因是其亲本含有优质亚基的比率太低.可见,丰富优质资源,提高小麦5+10亚基的分布频率是今后小麦品质育种的方向.

簇毛麦HMW-GS及其启动子基因的克隆与序列分析

利用2对特异引物,从簇毛麦(Dasypyrum villosum)基因组中分离克隆出一个簇毛麦HMW-GS基因VHG-2(GenBank登录号为FJ600492)及其启动子序列VHGp-1(GenBank登录号为FJ600489).VHGp-1序列长度为1099bp,从5′至3′方向依次有E-box、N-box、G-box、HMW谷蛋白特异38bp增强子和TATA-box等典型的HMW-GS基因启动子作用调控元件,说明VHGp-1为簇毛麦HMW-GS的启动子基因.VHG-2序列长度为1572bp,具有单一完整的、可编码498个氨基酸的开放阅读框(ORF),该ORF推导的氨基酸序列结构分析表明,编码区依次包含由21个氨基酸残基组成的信号肽、105个氨基酸残基组成的N-末端区、330个氨基酸残基组成的中部重复区和42个氨基酸残基组成的C-末端区;中部重复区主要重复单元为6肽(PQQGQQ)和9肽(GYYPTSP/LQQ);有6个半胱氨酸残基(Cys),其中5个分布在N-末端区,1个分布在C-末端区,第3、4个相邻.这些特征与报道的y-型HMW-GS多肽结构基本一致,说明VHG-2是簇毛麦的y-型HMW-GS基因.系统进化分析表明,簇毛麦HMW-GS启动子序列(VHGP-1)与智利大麦(H.chilense)H基因组的D-hordein基因、拟鹅观草和阿拉善鹅观草St基因组的HMW-GS基因的启动子具有比较近的同源关系,簇毛麦HMW-GS基因(VHG-2)与冰草、拟鹅观草和中间偃麦草的y-型HMW-GS基因具有较近的同源关系.

种植密度对小麦籽粒HMW-GS含量及GMP粒度分布的影响

为给小麦优质栽培提供理论依据,以强筋小麦品种藁优8901和中筋小麦品种泰农18为材料,研究了高(HD,24×105·hm-2)、中(MD,18×105·hm-2)、低(LD,12×105·hm-2)3个种植密度对小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)含量和谷蛋白大聚合体(GMP)形成的影响。结果表明,在不同种植密度下,藁优8901的GMP含量表现为MD>HD>LD,而泰农18则表现为MD>LD>HD,均以MD的最高。不同密度条件下藁优8901籽粒的总HMW-GS含量均高于泰农18,表明强筋小麦具有较强的谷蛋白积累能力。2个品种籽粒的单个HMW-GS含量对不同种植密度的响应不同,但都以MD的最高,种植密度过高、过低均不利于小麦籽粒HMW-GS含量的提高。GMP的粒度分析表明,MD处理提高了2个品种籽粒GMP大颗粒(粒径>100μm)体积百分比,说明中等种植密度有利于大粒径GMP颗粒的形成。

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.

转基因小麦沉默的HMW-GS基因的遗传及表达

为了研究转基因小麦QQ5沉默的HMW-GS基因的遗传规律,以QQ5与育成品种高原314和新春13号进行正反交,再用育成品种进行回交,采用SDS-PAGE技术检测并分析各组合亲本、F1、F2、BC1F1的HMW-GS组成。结果表明,HMW-GS基因沉默表现为显性,且能稳定遗传,杂交及回交后代符合3∶1和1∶1的分离比,遵循孟德尔遗传方式。

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。