HMW-GS组成不同小麦品种各种亚基形成和积累规律研究

以3个HMW-GS组成不同的冬小麦品种为材料,研究了籽粒形成过程中亚基形成及积累表达规律。结果表明,不同亚基形成时间存在差异,Glu-D1、Glu-B1编码的亚基约在开花后第13天最早出现,Glu-A1编码的1亚基形成较晚。在灌浆期亚基已基本全部形成,但积累较慢;花后第20天后进入成熟过程,高分子量麦谷蛋白亚基大量迅速积累,开花第28～31天积累量达最高,之后含量有所下降。同一品种内不同亚基积累量不同,形成较早的Glu-D1、Glu-B1编码的亚基积累量最多;Glu-D1编码的X型亚基在所有供试品种中都有最多量的积累。

重庆小麦品种(系)的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析

为了解重庆小麦的品质遗传基础，采用SDS-PAGE技术对重庆小麦推广品种和主要育种亲本共35份材料的HMW-GS组成和变异进行了分析．结果表明：参试材料Glu-1位点具有较为丰富的遗传变异，并检测到14种亚基类型和19种亚基组合类型．Glu-A1位点检测到2种亚基（1，null），其中null占82．86％；Glu-B1位点检测到9种亚基（7＋8，7＋9，7，22，6＋8，14＋15，17＋18，20，8），其中以7＋8，7＋9出现的频率最高；Glu-D1位点检测到3种亚基（2＋12，5＋10，4＋12），其中5＋10占57．14％；参试材料中检测到与烘烤品质相关的优质亚基．参试材料的品质评分在4～10分之间，平均分为6．49分．在重庆市的7个小麦推广品种中，检测到6种亚基组合类型，品质评分平均为6．86分．

审定小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析

为了解育种亲本中审定小麦(Triticum aestivum Linn.)品种的品质状况,采用SDS-PAGE技术对127份审定品种高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成进行分析。结果表明,共发现10种等位基因变异和17种亚基组合类型,其中Glu-A1位点以亚基Null(47.24%)和1(48.03%)为主,Glu-B1位点以7+8(44.09%)和7+9(44.09%)为主,Glu-D1位点只有亚基2+12(70.08%)和5+10(29.92%),总体品质评分为7.12。2002—2011年比1992—2001年审定品种品质有所提升,优质亚基2*、14+15、17+18和5+10出现频率相对提高了,但需注意1亚基频率降低较多。同时,5+10亚基频率仍需提高。另外,还需导入其他亚基种类,以丰富中国小麦HMW-GS组成多样性,提高优质亚基及优质亚基组合频率,改善小麦加工品质。

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。

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。

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。

高粱DNA导入引起小麦HMW-GS的变异及其品质改良和变异机理分析

采用花粉管通道法,将高粱(Sorghum bicolor L.)基因组DNA导入粉质籽粒的稳定品系89122中,后代经多代连续选择优良变异系,并进行了高分子质量麦谷蛋白亚基的SDS-PAGE电泳检测和品质化验分析。获得1个稳定遗传变异新品种,与导入受体89122相比,后代新品系2001502-23含有7+8、5+10优质亚基,HMW-GS发生明显变异,Gul D1位点基因发生等位变异,其表达产物由原来(89122)的2+12亚基为5+10亚基;其品质指标较受体得到改善,从而实现了受体小麦HMW-GS基因的遗传转化和品质改良。说明利用花粉管通道法完全可以实现小麦HMW-GS基因的转化和品质目标性状的遗传改良。而生物诱变是其可能的遗传转化和变异机理之一。

水氮互作对不同基因型小麦HMW-GS含量及GMP粒度分布的影响

【目的】小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成类型及含量是衡量小麦品质优劣的重要性状之一,也是面粉加工品质的主要评价指标。本文旨在揭示水氮互作对不同基因型小麦单个HMW-GS的相对含量、HMW-GS的总量及谷蛋白大聚合体(GMP)粒度分布的影响及其相互关系。【方法】通过反相高效液相色谱(RP-HPLC)和激光衍射粒度分析仪对小麦籽粒中的HMW-GS和GMP粒度进行分析。【结果】灌水增氮条件促进强筋小麦GC8901、中筋小麦TS23的HMW-GS、LMW-GS的积累及GMP中大粒径颗粒所占百分比的提高,且GMP含量相应提高;相同处理抑制弱筋小麦SN1391的HMW-GS、LMW-GS的积累,但促进GMP中的大粒径颗粒的形成。与灌水条件相比,非灌水增氮条件下,SN1391籽粒中的HMW-GS、LMW-GS含量上升,GMP中的大粒径颗粒所占的比例显著提高。【结论】灌水增氮有利于GC8901和TS23 HMW-GS、LMW-GS的积累和GMP中大粒径颗粒的形成,而非灌水增氮则有利于SN1391HMW-GS和LMW-GS的积累和GMP中大粒径颗粒的粒度分布。

陇东地区部分冬小麦品种(系)HMW-GS的组成与遗传变异分析

本实验通过SDS-PAGE技术,对陇东地区部分冬小麦品种(系)的高分子量谷蛋白亚基组成及亚基组成频率进行了分析。结果表明陇东地区冬小麦品种(系)存在16种亚基组合类型,以N,7+8,2+12亚基含量丰富,其出现频率占品种(系)总数的36.50%,而含5+10亚基的亚基组合类型只有3种,仅占品种(系)数量的9.62%。Glu-1位点遗传多样性单一,Glu-A1位点仅有2种等位变异形式,N亚基频率最高(71.15%);Glu-B1位点有4种等位基因变异形式,7+8亚基频率最高(59.62%);Glu-D1位点上有6种等位基因变异形式,2+12亚基频率最高(61.54%)。通过对地方品种、育成品种(系)和引进品种HMW-GS组成比较发现,地方品种亚基的组成类型呈现出组成单一,优质亚基少的特点;而外引品种和育成品种亚基类型较为丰富,且包含一定数量的优质亚基。

簇毛麦HMW-GS基因的位点特异PCR(AS-PCR)标记及其多态性

簇毛麦含有丰富的HMW-GS基因变异。本研究旨在建立簇毛麦HMW-GS基因的位点特异PCR(AS-PCR)标记,并对18个居群簇毛麦HMW-GS基因遗传多样性进行系统评价,为开发和利用簇毛麦HMW-GS改良普通小麦品质奠定基础。根据先前克隆的3个簇毛麦HMW-GS基因序列(1Va、1Vb和1Vc)和已发表的普通小麦HMW-GS基因序列,经过同源性比较后设计了簇毛麦HMW-GS基因的位点特异性引物P6+P7。对中国春及其簇毛麦附加系、6个不同来源簇毛麦的扩增结果表明,该对引物能在普通小麦背景下特异扩增簇毛麦HMW-GS基因,可以鉴别簇毛麦之间的HMW-GS等位基因变异,且其长度变异主要存在于中部重复结构区。利用该标记对来自美国国家种质库的18份材料的108个单株进行了研究,结果发现,每个单株均能扩增出1条或2条片段,共检测出7种等位基因变异的类型。不同等位基因类型的频率也不一样,等位基因b存在于除W6 7288外的所有簇毛麦居群中,占检测单株总数的59.55%,其次为等位基因d,占25.19%,等位基因a和等位基因f频率最低,仅出现在1个单株中。说明由于簇毛麦为异花受粉植物,同一居群不同单株间出现了不同的等位基因。

北部旱地冬麦区部分冬小麦胚乳贮藏蛋白HMW-GS的遗传变异分析

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)生化标记,对北部旱地冬麦区的74份普通小麦品种(系)进行高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成进行了分析,并按照Payne等的评分方法计算其Glu-1位点的品质得分。结果表明:74个品种(系)中存在7种亚基变异类型和9种亚基组合类型。在7种亚基中,Glu-A 1位上null的出现频率最高(87.84%);Glu-B 1位上主要为7+8亚基(70.27%);Glu-D 1位染色体上主要以2+12亚基存在(82.43%)。在9种亚基组合类型中以null、7+8、2+12出现频率最高,占供试材料的55.41%;其次为null、7+9、2+12的亚基组合,5+10亚基则多出现在上世纪70～80年的一些育成品种中。以外,陇东地区冬小麦品种(系)的品质评分为4～10分,平均得分较低,为6.16分。

豫南地区小麦HMW-GS及其与蛋白质含量的关系

对豫南地区75个不同小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)及其与蛋白质含量之间的关系进行了研究。结果表明,该地区出现频率较高的亚基有1、7+8、7+9、2+12、5+10,亚基组合有1,7+9,2+12和1,7+8,2+12。Glu-1三位点控制的亚基等位变异与蛋白质关系密切,对蛋白质含量效应表现为GluB1>Glu-D1>Glu-A1。蛋白质平均含量较高的亚基有1、8、5+10以及亚基组合1,7+9,12;N,7+9,5+12;N,14+15,2+12;1,8,5+10等。亚基组合1,7+8,5+10;N,8,5+10;1,17+18,2+12与蛋白质含量具有显著相关。今后品质育种工作中可望着重考虑亚基1、8、7+8、5+10及其组合。

不同春小麦品种HMW-GS形成及积累动态研究

以3个HMW-GS组成不同的春小麦品种为材料,研究了籽粒形成过程中亚基形成及积累表达规律。结果表明,小麦高分子量麦谷蛋白亚基是在籽粒灌浆过程中逐渐形成的。不同亚基形成时间存在差异,Glu-D1和Glu-B1编码的亚基出现较早（花后12 d左右）,Glu-A1编码的亚基形成较晚（花后15 d左右）。各品种亚基一经形成即在以后的胚乳发育过程中不再消失,表现出很强的遗传稳定性。各亚基在花后15 d之前积累量较少;在花后16-27 d积累量大幅度增长,积累高峰在开花后21 d左右;从花后28 d至小麦完熟期,各亚基的积累量基本保持不变。各品种不同HMW-GS位点亚基积累量为Glu-D1〉Glu-B1〉Glu-A1。

T6VS·6AL染色体易位与小麦籽粒HMW-GS和GMP积累的关系

从一套由92R137(普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL染色体易位系)和辉县红(地方小麦品种)杂交及以单粒传方法构建的F8重组近交家系(RIL)群体中,筛选出4个HMW-GS亚基组合相同而蛋白质含量差异较大的代表性家系(含和不含染色体易位片段的家系各一组),采用SDS-PAGE电泳和切胶比色的亚基定量方法,研究了不同家系小麦籽粒灌浆期间HMW-GS和GMP含量动态。结果表明,小麦籽粒各亚基在花后13d均已形成,但不同亚基起始形成时间不同;各亚基含量随灌浆进程呈上升趋势,花后23d到成熟期为快速积累期。染色体易位片段对籽粒HMW-GS和GMP含量与积累量无显著作用,而籽粒HMW-GS含量以蛋白含量高的家系高于对应的低蛋白家系。

基于SDS-PAGE与荧光标记检测技术的黄淮麦区小麦品种(系)HMW-GS组成分析

利用SDS-PAGE和荧光标记检测技术同时对91份黄淮麦区小麦品种(系)的高分子质量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成进行分析,以期为黄淮麦区小麦品质改良提供理论依据。SDS-PAGE检测结果表明,在Glu-1位点共出现14种亚基类型和28种亚基组合。Glu-A 1位点有3种亚基类型,分别是1(59.34%)、Null(37.36%)、2^*(3.30%);Glu-B1位点有5种亚基类型,分别是7+8(52.75%)、7+9(25.27%)、7(12.09%)、13+16(7.69%)、14+15(2.20%);Glu-D1位点有6种亚基类型,2+12(46.15%)、3+12(13.19%)、4+12(8.79%)、5+10(29.67%)、10(1.10%)和12(1.10%)。主要亚基组合类型为1/7+8/5+10(14.29%)、1/7+8/2+12(12.09%)、Null/7+8/2+12(12.09%)。荧光标记检测结果表明,供试材料中含有Ax 2^*、Dx2、Dx5、Dy10、Dy12的材料分别为3、42、27、28、63份,与SDS-PAGE检测结果相吻合。供试材料品质评分介于5.5~11.0分,平均评分为7.78分,亚基组合Null/13+16/5+10和1/13+16/2+12评分较高,均在10.0分及以上。聚类分析结果表明,供试材料可分为4类,其中第Ⅲ类集中了大部分强筋小麦材料。

春小麦谷蛋白亚基、醇溶蛋白电泳谱带及主要品质指标的主成分分析和聚类分析

对18份小麦品种(系)的高分子量谷蛋白亚基、醇溶蛋白电泳谱带的组成及主要常规品质指标进行了检测,并对31个权重最大的小麦品质影响因子进行了主成分分析和聚类分析。结果表明,对小麦品质贡献大的前10个因子的先后次序为:湿面筋含量、硬度、Gli17.6、Gli22、沉淀值、Gli30、1Dx5+1Dy10、蛋白质含量、面筋指数、Gli59.0。这10个因子既相互促进,又相互制约。在小麦品质育种中要高度重视谷蛋白亚基及醇溶蛋白电泳谱带的作用。18个小麦品种可以聚成5类,10个主成分值在5类品种中的表现差异很大。因此,在小麦品质育种的亲本选配时,既要注意协调10个主要品质影响因子的关系,又要使同一组合亲本间保持一定的遗传距离。

小麦编码高分子量谷蛋白亚基基因的转化

以小麦的幼穗和幼胚作为转化受体,首次用抗除草剂草甘膦的EPSPs基因作为选择标记,通过基因枪法共转化,将小麦编码高分子量谷蛋白亚基的基因1Dx5和1Dy10转移到普通小麦京花1号中,获得33株再生植株,经PCR初步检测有12株同时扩增到了3个处在不同质粒上的外源基因EP-SPs、1Dx5和1Dy10的目标片段。将部分PCR检测为阳性的转化体进行Southern分析,发现其中有1株再生植株基因组中整合了3个外源基因,有2株的基因组中同时整合了EPSPs和1Dx5基因,1株的基因组中整合了EPSPs和1Dy10基因。此外,在转化过程中发现,幼穗是比幼胚更为合适的转化受体,并且转化受体具有合适的转化时期。

小麦优良种质资源高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

目的分析近期育成的、具有一个或多个突出农艺性状的186份优良小麦种质资源的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成和1B/1R异位分布情况,为广泛有效地利用这些新种质提供有用信息。方法采用SDS-PAGE方法对优良种质资源的HMW-GS组成进行了分析,并对麦谷蛋白亚基进行品质评分;同时用黑麦1RS上特有的醇溶蛋白标记对上述材料进行1B/1R易位检测。结果供试材料在编码HMW-GS位点上具有较大的变异,共发现16个等位变异,形成30种HMW-GS组合形式。在Glu-1的3个位点具有2个及2个以上优质亚基的材料占38.7%(72份),其中烘拷品质评分为10分且具有高产、矮秆、抗病、抗逆等一个或多个突出农艺性状的新种质13份。携带有1B/1R易位的材料为68份,占供试材料的36.6%。结论这些结合有优异性状的优质材料将是中国小麦遗传育种的宝贵优质源。

优质高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5+1Dy10的分子检测

为给优质强筋小麦的选育提供高效、快速、稳定的选择手段,以已知高分子量麦谷蛋白亚基组成的10个小麦品种为材料,比较了5个已报道的高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5(1Dy10)的PCR分子标记,并对12个DNA模板进行了分子检测。结果表明,在5个分子标记中,有1个分子标记是非特异的,有2个分子标记是显性的特异标记,另2个则是共显性的分子标记。其中,由引物Dx-F、Dx5-F和Dx-R组成的共显性标记,能稳定地扩增出5亚基和非5亚基的特异序列,并且无非特异PCR产物,是用于高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5分子检测的最理想标记。