黃淮麥區(qū)小麥品種F2籽粒中HMW-GS的遺傳表現(xiàn)

張 麗，張建剛，潘登奎

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院，山西太谷030801）

小麥?zhǔn)亲钪匾募Z食作物之一，占世界人口主要糧食需求的35%以上[1]。高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）類型與小麥加工品質(zhì)密切相關(guān)[2-7]。HMW-GS 是由小麥的同源染色體上的3 個(gè)復(fù)合位點(diǎn)控制的，分別位于染色體1A，1B，1D 長臂的近著絲點(diǎn)處，被命名為Glu-A1，Glu-B1，Glu-D1位點(diǎn)，每個(gè)位點(diǎn)由2 個(gè)緊密連鎖的基因組成[8]。理論上，普通小麥的每一品種有6 個(gè)不同的HMW-GS，但由于某些位點(diǎn)的基因不表達(dá)或處于沉默狀態(tài)，多數(shù)小麥品種只有3 ～5 個(gè)HMW-GS，其中Glu-A1 位點(diǎn)編碼0～1 個(gè)亞基，Glu-B1 位點(diǎn)編碼1～2 個(gè)亞基，Glu-D1 位點(diǎn)編碼2 個(gè)亞基[9]。

為給小麥品質(zhì)改良提供依據(jù)，本研究從3 個(gè)位點(diǎn)都有差異的HMW-GS 基因組合進(jìn)行雜交配組，收獲籽粒后利用SDS-PAGE 方法對(duì)其F2籽粒HMW-GS 進(jìn)行分析，目的在于了解位點(diǎn)的差異對(duì)F2分離規(guī)律的影響是否相同，從而為雜種小麥的加工品質(zhì)預(yù)測以及品質(zhì)配組選親提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

母本為安農(nóng)98005，其HMW-GS 組成為Glu-A1c（無顯帶），Glu-B1h（14+15），Glu-D1d（5+10）。父本為運(yùn)84-20，其HMW-GS 組成為Glu-A1a （1 號(hào)帶），Glu-B1c（7+9），Glu-D1a（2+12）。親本及其F2籽粒均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所提供。所測材料均采用單粒傳（SSD）育種技術(shù)培育。

1.2 方法

本研究按照小麥高分子量谷蛋白亞基的SDS-PAGE 方法[10]進(jìn)行，采用北京六一儀器廠DYCZ-24D 型8 cm×10 cm 雙垂直電泳槽，樣品梳為10 槽或15 槽。取單顆籽粒，于無胚端切取約10 mg，鉗碎置于1.5 mL 離心管中，加入150 μL提取液，振蕩10 min，靜置過夜。

分析采用垂直板聚丙烯酰胺凝膠電泳，分離膠10% ，濃縮膠3.5% ，電壓為70 V，電泳3～4 h，染色，照相。本系統(tǒng)亞基編號(hào)按Payne 等[11]方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

共測300 粒F2種子，采用PIP 法判讀HMW-GS 帶型，其中帶型可辨的有291 粒，部分安農(nóng)98005×運(yùn)84-20 F2籽粒麥谷蛋白SDSPAGE（10%）圖譜如圖1 所示，其余9 粒帶型不能肯定就不進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2.1 F2 籽粒中出現(xiàn)33 種HMW-GS 帶型組合

由表1 可知，共有33 種不同的HMW-GS 帶型組合，其中回歸母本帶型（N，14+15，5+10）的占3.78%，回歸父本帶型（1，7+9，2+12）的占5.15%，其余91.07%為雙親雜合帶型或缺失帶型。

表1 安農(nóng)98005×運(yùn)84-20的F2 籽粒的HMW-GS帶型統(tǒng)計(jì)

2.2 Glu-A1 位點(diǎn)上HMW-GS 的遺傳表現(xiàn)及特點(diǎn)

在Glu-A1 位點(diǎn)上，母本安農(nóng)98005 基因型為Glu-A1c（不顯帶），父本運(yùn)84-20 基因型為Glu-A1a，編碼1 號(hào)亞基。由表1 還可知，顯1 帶的有213 粒，無1 帶的有78 粒，經(jīng)χ2檢驗(yàn)，二者分離比符合3∶1。Glu-A1a 與Glu-A1c 為1 對(duì)相對(duì)基因，由表性比3∶1 可知，其遺傳規(guī)律符合1 對(duì)相對(duì)基因的分離規(guī)律，即Glu-A1a 與Glu-A1c 的分離比為1∶1。

2.3 Glu-B1 位點(diǎn)上HMW-GS 的遺傳表現(xiàn)及特點(diǎn)

在Glu-B1 位點(diǎn)上，母本安農(nóng)98005 基因型為Glu-B1h，編碼14+15 號(hào)亞基；父本運(yùn)84-20基因型為Glu-B1c，編碼7+9 號(hào)亞基。從表1 可以看出，顯7+9 帶的有211 粒，顯14+15 帶的有211 粒，經(jīng)χ2檢驗(yàn)，二者分離比符合1∶1。另外發(fā)現(xiàn)，在本組合中出現(xiàn)了21 粒只顯7 號(hào)帶而無9 號(hào)帶亞基的籽粒，占所測籽粒的7.22%，Glu-B1c 的表達(dá)空位率為7.22%。同時(shí)還出現(xiàn)基因雜合，即14+15，7+9 號(hào)亞基同時(shí)存在，在本組合中出現(xiàn)了131 粒，占所測籽粒的45.02%。

2.4 Glu-D1 位點(diǎn)上HMW-GS 的遺傳表現(xiàn)及特點(diǎn)

在Glu-D1 位點(diǎn)上，母本安農(nóng)98005 基因型為Glu-D1d，編碼5+10 號(hào)亞基，父本運(yùn)84-20 基因型為Glu-D1a，編碼2+12 號(hào)亞基。從表1 可以看出，顯2+12 帶的有115 粒，顯5+10 帶的有151 粒，經(jīng)χ2檢驗(yàn)二者分離比符合9∶7。但在本組合中出現(xiàn)了25 粒2+10 和5+12 號(hào)亞基的籽粒，這種基因重組占所測籽粒的8.59%。

3 討論

在本研究材料中有一部分在Glu-B1 位點(diǎn)上存在基因雜合狀態(tài)，即14+15，7+9 號(hào)亞基同時(shí)存在，這種現(xiàn)象說明這些位點(diǎn)可能在遺傳上還不穩(wěn)定，存在著潛在的遺傳分化。利用基因雜合可以人工培育出多種優(yōu)質(zhì)高分子量麥谷蛋白組合在一起的材料，這既能為小麥的品質(zhì)改良及育種提供一定理論基礎(chǔ)，同時(shí)也可為培育小麥優(yōu)質(zhì)品種增加新的材料。

小麥在遺傳上有它自己的特點(diǎn)和復(fù)雜性，很少受環(huán)境因素的影響，每個(gè)染色體上2 個(gè)連鎖基因重組率非常低，在Glu-D1 上，出現(xiàn)了5+12，2+10 號(hào)亞基的重組類型。目前，5+12 被認(rèn)為是比5+10 更優(yōu)質(zhì)的亞基。而且在本試驗(yàn)中有三亞基組合的形式出現(xiàn)，即2+5+10，2+5+12 等亞基出現(xiàn)，所以可利用連鎖基因重組和三亞基人工合成來改良小麥品質(zhì)，為培育小麥新品種增加新材料。

還有一部分只顯7 號(hào)帶而無其他HMW-GS的籽粒，即應(yīng)該同時(shí)顯現(xiàn)的帶卻未顯現(xiàn)。HMW-GS 表達(dá)空位盡管幾率很小、原因不明，但其優(yōu)點(diǎn)也較為明顯，對(duì)消除所有的HMW-GS 帶來說可能是非常有用的。

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