258份山西小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基组成分析.pdf
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1、为了解山西省近年来育成的小麦品种(系)高分子量谷蛋白亚基组成情况,本研究利用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对山西省近年来参加省区域试验的2 5 8份小麦新品种(系)进行了高分子量谷蛋白亚基鉴定。结果表明,供试材料在位点G l u-A 1、G l u-B 1、G l u-D 1共出现了1 2种亚基类型,3个位点分别以N u l l(7 3.6 4%)、7+9(4 5.3 5%)、5+1 0(4 1.0 9%)占比最高;发现了少见的亚基5+1 2和2.2+1 2,丰富了山西省小麦HMW-G S的基因库。亚基组合类型有2 3种,其中组合(N u l l、7+9、2+1 2)最多,频率为2 6.7 4%;其次
2、是组合(N u l l、7+8、5+1 0),频率为1 6.6 7%;G l u-1的3个位点均具有优质亚基的组合类型有(1、7+8、5+1 0、1、1 7+1 8、5+1 0、2*、7+8、5+1 0),共计2 1份材料,占比8.1 4%。HMW-G S评分为1 0分的品种(系)有2 1个,占8.1 4%,其中,圣麦1 0 4、太7 1 4、运旱1 8 1 8、临研1 5 1、京麦2 1和圣麦1 0 1等6个品种已审定,仅占8 1个审定品种的7.4%。因此,优质亚基所占比例偏低仍是影响山西小麦品种品质的主要因素,今后的育种工作中应把含优质亚基多的品种充分利用起来,为改良和提升小麦品质提供优质
3、的种质资源。关键词:小麦品种;品质;高分子量麦谷蛋白亚基D O I:1 0.1 6 5 9 0/j.c n k i.1 0 0 1-4 7 0 5.2 0 2 3.0 6.0 8 6中图分类号:S5 1 2.1 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-4 7 0 5(2 0 2 3)0 6-0 0 8 6-0 6A n a l y s i so nt h eH i g hM o l e c u l a rW e i g h tG l u t e n i nS u b u n i t(HMW-G S)o f 2 5 8Wh e a tV a r i t i e s(L i n e s)i nS
4、 h a n x iP r o v i n c eL IX u e,S H E NX i n y a o,G U OY u j i n g,C H E N GT i a n l i n g,H A N W e n l e i,P E IZ i y o u,WE NH u i q i n,WA N GH o n g b i n g(A g r i c u l t u r a lC o l l e g eo fS h a n x iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,T a i y u a n0 3 0 0 3 1,C h i n a)A b s
5、t r a c t:I no r d e r t ou n d e r s t a n dt h ec o m p o s i t i o no fh i g hm o l e c u l a rw e i g h tg l u t e n i ns u b u n i to fw h e a tv a r i e t i e s(l i n e s)i nS h a n x i P r o v i n c e i nr e c e n t y e a r s,t h i s s t u d yu s e dp o l y a c r y l a m i d eg e l e l e c t
6、r o p h o r e s i sm e t h o dt o i d e n t i f yt h eh i g hm o l e c u l a rw e i g h tg l u t e n i ns u b u n i to f 2 5 8w h e a tv a r i e t i e s(l i n e s)t e s t e d i np r o v i n c i a l r e g i o n a l i nS h a n x iP r o v i n c ef o rt h ep a s t f e wy e a r s.T h er e s u l t ss h o
7、w e dt h a t t h e r ew e r e1 2s u b u n i t t y p e s a t t h e l o c iG l u-A 1,G l u-B 1a n dG l u-D 1,w i t h t h eh i g h e s t p r o p o r t i o no fN u l l(7 3.6 4%),7+9(4 5.3 5%)a n d5+1 0(4 1.0 9%),r e s p e c t i v e l y.T h e r a r es u b u n i t s5+1 2a n d2.2+1 2w e r e f o u n d,w h i
8、 c he n r i c h e d t h eg e n ep o o l o fHMW-G S i nw h e a t i nS h a n x i P r o v i n c e.T h e r ew e r e 2 3s u b u n i t c o m b i-n a t i o nt y p e s,a m o n gw h i c ht h ec o m b i n a t i o n(N u l l,7+9,2+1 2)w a st h em o s tc o mm o n,w i t haf r e-q u e n c yo f 2 6.7 4%.T h e f r e
9、 q u e n c yo f c o m b i n a t i o n(N u l l,7+8,5+1 0)w a s1 6.6 7%.T h ec o m b i n a t i o nt y p e so fG l u-1w i t hh i g hq u a l i t ys u b u n i t sa t a l l t h r e e l o c iw e r e(1,7+8,5+1 0,1,1 7+1 8,5+1 0,2*,7+8,5+1 0),a c c o u n t i n gf o r8.1 4%w i t ha t o t a l o f 2 1m a t e r
10、i a l s.T h e r ew e r e2 1v a r i e t i e s(l i n e s)w i t hHMW-G Ss c o r eo f1 0,a c c o u n t i n gf o r8.1 4%,a m o n gw h i c h6v a r i e t i e s(S h e n g m a i1 0 4,T a i7 1 4,Y u n h a n1 8 1 8,L i n y a n1 5 1,J i n g m a i 2 1a n dS h e n g m a i 1 0 1)w e r ea p p r o v e d,a c c o u n
11、t i n gf o ro n l y7.4%w i t h i nt h e8 1a p p r o v e dv a r i e t i e s.T h e r e f o r e,t h e l o wp r o p o r t i o no fh i g h-q u a l i t ys u b u n i t sw a ss t i l l t h e68李 雪 等:2 5 8份山西小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基组成分析 种 子 第4 2卷 第6期m a i nf a c t o ra f f e c t i n gt h eq u a l i t yo fS h a n x i
12、w h e a tv a r i e t i e s.I nt h e f u t u r eb r e e d i n gw o r k,t h ev a r i e t i e sc o n t a i n i n gh i g h-q u a l i t ys u b u n i t ss h o u l db ef u l l yu t i l i z e dt op r o v i d eh i g h-q u a l i t yg e r m p l a s mr e s o u r c e sf o r t h e f u t u r e i m p r o v e m e n
13、t a n dp r o m o t i o no fS h a n x iw h e a tq u a l i t y.K e yw o r d s:w h e a tv a r i t i e s;q u a l i t y;h i g hm o l e c u l a rw e i g h tg l u t e n i ns u b u n i t 小麦是我国主要粮食作物之一,也是山西第二大粮食作物,随着人们生活水平的提高,对小麦新品种的要求不再局限于高产,而是趋向于对具优良品质和专用型小麦的追求,以满足人们对小麦不同加工种类的需求。因此,高产优质品种的选育成为小麦育种的重要目标1。小麦
14、的加工品质直接受储藏蛋白的影响,储藏蛋白在小麦籽粒蛋白中所占比重高达8 5%,储藏蛋白分为麦谷蛋白和醇溶蛋白,麦谷蛋白又分为高分子量麦谷蛋 白 亚 基(H i g h m o l e c u l a rw e i g h tg l u t e n i ns u b-u n i t s,HMW-G S)和 低 分 子 量 麦 谷 蛋 白 亚 基(L o wm o l e c u l a r w e i g h t g l u t e n i n s u b u n i t s,LMW-G S),HMW-G S由分别位于小麦染色体1 A、1 B和1 D长臂上的3个等位基因位点(G l u-A 1、
15、G l u-B 1和G l u-D 1)控制,每个点位上都有不同的亚基类型。虽然高分子量麦谷蛋白的含量只占麦谷蛋白的1 0%左右,但其组成决定了面团的弹性,直接影响小麦的加工品质2。杨丹 等32 0 1 5年 对 北 方1 7 2份 小 麦 品 种 的HMW-G S进行了分析,并分别研究了3个位点不同亚基对蛋白质含量和沉降值的效应,获得了效应值相对较高的亚基及组合类型。牛吉山等4通过对1 9 0份黄淮麦区小麦品种的HMW-G S分析,认为黄淮麦区的小麦种质在培育面条和馒头小麦品种中具有优势。相吉山和马晓岗5、刘琦等6分别对青海省主栽品种和审定品种的谷蛋白亚基进行鉴定分析,筛选出育种中可作为优良
16、种质资源的小麦品种。陈卫国等7,王曙光等8对 山 西 省 不 同 来 源 的 种 质 资 源 进 行 了HMW-G S组成分析,发现实验材料中山西省育成品种比地方品种所含的优质亚基及品质评分都相对较高,并提出了高评分优质亚基组合仍有待提高。王倩等9对4 9份山西小麦品种(系)的HMW-G S组成及其对品质性状的效应进行了分析,得出了品质与所含优质亚基数量并非正相关的结论。此外,有研究表明,在对小麦烘烤品质的贡献方面,G l u-A 1位点上的1和2*,G l u-B 1位点上的7+8、1 7+1 8,以及G l u-D 1位点上 的5+1 0都 优 于 各 自 位 点 上 的 其 他 等 位
17、基因1 0-1 1,这些结论已被广泛认可并使用。也有研究者通过利用HMW-G S组成改良小麦加工品质1 2。本研究对2 0 1 72 0 2 1年参加山西省小麦区域试验的2 5 8个小麦品种(系)进行HMW-G S测定,分析其亚基组成,为小麦育种工作中优质亲本的利用以及引进含有优质亚基种质资源提供参考。1 材料和方法1.1 试验材料供试材料为参加山西省区域试验的2 5 8份小麦新品种(系),其中有8 1个品种通过山西省农作物品种审定委员会审定。以中国春(N u l l、7+8、2+1 2)、晋太1 7 0(N u l l、7+9、5+1 0)、豫麦3 4(1、7+8、5+1 0)、烟农1 9(
18、1、1 7+1 8、5+1 0)、小偃6号(1、1 4+1 5、2+1 2)、V i c t o(2*、1 3+1 6、5+1 0)为对照。上述材料均由山西农业大学农学院优质小麦课题组保存。1.2 试验方法高分子量麦谷蛋白提取以及聚丙烯酰胺凝胶电泳(S D S-P AG E)参考张玲丽等1 3的方法。为确保实验结果的准确性,本实验进行3次以上重复,并对实验材料与多个对照进行对比,读出条带亚基。1.3 高分子量麦谷蛋白亚基条带的读取及品质评分HMW-G S电泳条 带的读取 和 评 分 参 照P a y n e等1 4-1 5的方法。2 结果与分析2.1 HMW-G S等位变异和分布频率 通过对2
19、 5 8份供试材料的HMW-G S变异频率的统计(表1),在G l u-1染色体上共出现了1 2个亚基类型。其中G l u-A 1位点出现了3种:N u l l、1和2*,以亚基N u l l为主,有1 9 0份,占比为7 3.6 4%,优质亚基1、2*分别有6 1份和7份,占比2 3.6 4%和2.7 1%。G l u-B 1位点出现了5种亚基:7+8、7+9、1 4+1 5、1 7+1 8和6+8,以7+9和7+8为主,分别有1 1 7份、9 8份,其余3种亚基1 4+1 5、1 7+1 8、6+8的频率较低,分别有2 0份、1 1份、1 2份,频率为7.7 5%,4.2 6%和4.6 5
20、%,其中优质亚基1 7+1 8频率最低。G l u-D 1位点检测出4种亚基:2+1 2、5+1 0、5+1 2、2.2+1 2,以2+1 2、5+1 0为主,分别有1 4 5份和1 0 6份,频率为5 6.2%,4 1.0 9%,5+1 2和2.2+1 2为稀有亚基,分别有6份和1份,频率为2.3 3%和0.3 9%。供 试 的 小 麦 品 种(系)中,共 有8 1个 品 种 通 过78种子,2 0 2 3,4 2(6):8 6-9 1.h t t p:/z h z i.g z n y z y x y.c n S e e d V o l.4 2 N o.0 6 J u n.2 0 2 3 注
21、:c k 1为中国春;c k 2为晋太1 7 0;c k 3为豫麦3 4;c k 4为烟农1 9;c k 5为小偃6号;c k 6为v i c t o。1为长6 2 1 3;2为太1 7 1 1;3为长6 8 7 8;4为普冰1 5 1;5为京麦1 7 6 8;6为运糯3 2号;7为沃麦3 2 3;8为舜麦1 8 6;9为临旱9号;1 0为晋太1 8 4;1 1为晋太1 9 2;1 2为长5 5 5 3;1 3为经麦6 4 2 5;1 4为晋4 0 9 9;1 5为晋农1 1 0 1;1 6为谷麦7 8 9;1 7为太3 2 1;1 8为长麦4 0 1 3;1 9为S 1 7 1 0。图1 部
22、分材料S D S-P A G E图谱 F i g.1 S D S-P AG Ep a t t e r no f s o m ew h e a tv a r i e t i e s审定。从表1可以看出,在各位点上,8 1个品种包含了所有的亚基类型,且大多数亚基的分布频率与全部材料基本一致,只 有少部分 亚基 频 率 稍 有 变 化:在G l u-A 1位点2*的出现频率由2.7 1%提高到6.1 7%,亚基N u l l和1略有下降;G l u-B 1位点亚基1 4+1 5由7.7 5%提高到1 2.3 5%;G l u-D 1位点含有亚基5+1 2和2.2+1 2的均为审定品种,因此在审定品种
23、中这两种亚基的频率都有所提高,亚基5+1 0和2+1 2的频率相应降低。表1 小麦品种(系)HMW-G S等位变异及频率T a b l e1 A l l e l i cv a r i a t i o na n df r e q u e n c yf o rHMW-G So fw h e a tv a r i e t i e s(l i n e s)位点亚基类型2 5 8份小麦品种(系)8 1份审定品种 品系数量频率/%品系数量频率/%N u l l1 9 07 3.6 45 87 1.6 0G l u-A 116 12 3.6 41 82 2.2 22*72.7 156.1 77+89 83
24、7.9 82 93 5.8 07+91 1 74 5.3 53 54 3.2 1G l u-B 11 4+1 52 07.7 51 01 2.3 51 7+1 81 14.2 622.4 76+81 24.6 556.1 72+1 21 4 55 6.2 04 35 3.0 9G l u-D 15+1 01 0 64 1.0 93 13 8.2 75+1 262.3 367.4 12.2+1 210.3 911.2 32.2 HMW-G S组成通过对2 5 8份山西小麦品种(系)材料的HMW-G S组合类型统计分析看出,1 2种等位变异共出现了2 3种HMW-G S组合类型,其中8 1份审定品
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