審定小麥品種高分子量麥谷蛋白亞基（HMW—GS）組成分析

陳泠　許恒　佟漢文　朱展望　劉易科　張宇慶　鄒娟　鮑文杰　高春保

摘要：為了解育種親本中審定小麥（Triticum aestivum Linn.）品種的品質(zhì)狀況，采用SDS-PAGE技術(shù)對127份審定品種高分子量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）組成進行分析。結(jié)果表明，共發(fā)現(xiàn)10種等位基因變異和17種亞基組合類型，其中Glu-A1位點以亞基Null（47.24%）和1（48.03%）為主，Glu-B1位點以7+8（44.09%）和7+9（44.09%）為主，Glu-D1位點只有亞基2+12（70.08%）和5+10（29.92%），總體品質(zhì)評分為7.12。2002—2011年比1992—2001年審定品種品質(zhì)有所提升，優(yōu)質(zhì)亞基2*、14+15、17+18和5+10出現(xiàn)頻率相對提高了，但需注意1亞基頻率降低較多。同時，5+10亞基頻率仍需提高。另外，還需導(dǎo)入其他亞基種類，以豐富中國小麥HMW-GS組成多樣性，提高優(yōu)質(zhì)亞基及優(yōu)質(zhì)亞基組合頻率，改善小麥加工品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：小麥（Triticum aestivum Linn.）；高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）；品質(zhì)

中圖分類號：S512.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）24-6330-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.061

Abstract：In order to investigate the quality of wheat varieties as breeding parents， SDS-PAGE technique was used to analyze the HMW-GS composition of 127 wheat varieties. 10 HMW-GS alleles and 17 subunit combination were detected. The subunits Null （47.24%）， 1（48.03%）， 7+8 （44.09%） and 7+9 （44.09%） were the major subunits on locus Glu-A1 and Glu-B1. Only two subunits 2+12 （70.08%） and 5+10 （29.92%） were detected on locus Glu-D1. The average quality score was 7.12. Comparative analysis of wheat varieties approved from 2002 to 2011 and 1992 to 2001， the frequencies of quality subunits， such as 2*， 14+15， 17+18 and 5+10， were enhanced. While the frequency of 1 subunit was reduced more often， and should be concerned and improved in future. The frequency of subunit 5+10 also should be increased too. Meanwhile， the introduction of other subunits to Chinese wheat varieties would abundant the diversity of HMW-GS composition. Through improving the frequencies of quality subunits and combinations， the processing quality of wheat would be improved.

Key words：wheat； HMW-GS； quality

小麥（Triticum aestivum Linn.）高分子量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）與小麥加工品質(zhì)密切相關(guān)，不同的HMW-GS對品質(zhì)的影響不同[1]，經(jīng)前人研究發(fā)現(xiàn)，亞基1、2*、7+8、13+16、14+15、17+18和5+10對小麥加工品質(zhì)起正向作用，被稱為優(yōu)質(zhì)亞基[2-4]。中國小麥品種比國外小麥品種品質(zhì)差的主要原因之一就是中國小麥HMW-GS組成較差，缺乏優(yōu)質(zhì)亞基和優(yōu)質(zhì)亞基組合[5]。通過研究現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源HMW-GS組成，可初步了解小麥的加工品質(zhì)，從而有目的地引入優(yōu)質(zhì)或特異等位基因，改良小麥HMW-GS組成，提高小麥品質(zhì)。

審定品種是通過生產(chǎn)試驗，具有高產(chǎn)、抗逆或優(yōu)質(zhì)等特點的品種資源，可作為育種親本用于新品種培育。因此，本研究選擇了適合湖北省氣候的審定品種127份，審定年份從1992 — 2011年，分析其HMW-GS組成和變化特點，以便為培育優(yōu)質(zhì)小麥新品種提供參考資料和種質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 材料

從本課題組育種親本中選擇了審定小麥品種127份，包括湖北省品種18份，河南省品種27份，江蘇省品種20份，另外還有陜西省品種12份，四川省品種11份，山西省10份，北京市品種9份，貴州省和河北省品種各5份，山東省品種4份，安徽省品種3份，甘肅省品種2份和云南省品種1份?，F(xiàn)保存于湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所小麥育種栽培課題組。

1.2 方法

1.2.1 小麥種子蛋白的提取 選取單粒飽滿小麥種子，用錘子砸碎后裝入1.5 mL 離心管中，加入700 μL樣品提取液[0.062 5 mol/L Tris-HCl，pH 6.8；2%（W/V）SDS；0.002%（W/V）溴酚藍；5%（V/V）β-巰基乙醇]，渦旋振蕩1 min，室溫放置半天。振蕩混勻后沸水浴5 min，冷卻至室溫，12 000 r/m離心10 min，吸取上清100～200 μL于PCR管中，保存在-20 ℃冰箱備用。每份材料隨機取3粒種子提取蛋白，若電泳結(jié)果顯示HMW-GS組成為異質(zhì)材料，再取3～6粒種子進行分析，以重復(fù)次數(shù)最多的結(jié)果作為該材料的真實亞基組成。

1.2.2 SDS-PAGE電泳 采用SDS不連續(xù)緩沖系統(tǒng)，分離膠濃度為12%（T=12%，C=2.67%，pH8.8），濃縮膠濃度為5%（T=5%，C=2.67%，pH6.8），電泳槽型號為JY-SZ7。將5×的Tris-甘氨酸緩沖液[0.125 mol/L Tris，1.25 mol/L 甘氨酸，0.5%（W/V）SDS]用蒸餾水稀釋成1×后用作電泳緩沖液，上樣量為10 μL，30 mA恒流電泳12 h。對照品種為中國春（Null，7+8，2+12），CIMMYT小麥36thIBWSN-13（1，7+9，5+10）。

1.2.3 染色 電泳后凝膠先用自來水漂洗1次，經(jīng)染色液[0.1%（W/V）考馬斯亮藍R-250，25%（V/V）異丙醇，10%（V/V）冰醋酸]染色3～5 h或過夜后，再用自來水脫色2 d以上，電泳結(jié)果拍照保存。

1.2.4 HMW-GS的命名及品質(zhì)評分 高分子量麥谷蛋白亞基的命名參照Payne等[6]建立的命名系統(tǒng)，品質(zhì)評分參考Payne等[2]和李艷麗等[7]的評分標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 審定品種HMW-GS組成類型、頻率與品質(zhì)評分

127份審定小麥品種HMW-GS亞基組合類型見表1。由表1可知，共檢測到17種HMW-GS亞基組合類型，其中以“1，7+8，2+12”（8分）、“Null， 7+8，2+12”（6分）和“Null，7+9，2+12”（5分）組合類型的出現(xiàn)頻率最高，分別為15.75%、17.32%和18.11%，占總體的一半；其中評分為10分的品種占9.45%，8分及以上品種占46.45%，品質(zhì)平均分為7.18分。

根據(jù)審定時間的跨度為20年，將其劃分為兩個階段（表2），1992-2001年審定品種共出現(xiàn)10種HMW-GS亞基組合類型，以“1，7+8，2+12”（評分8）、“1，7+9，2+12”（評分7）、“Null，7+8，2+12”（評分6）和“Null，7+9，2+12”（評分5）組合類型的出現(xiàn)頻率最高，分別為21.95%、14.63%、17.07%和19.51%，共計73.16%，其他6種組合出現(xiàn)頻率相對較小，品質(zhì)平均分為7.12。2002-2011年審定品種有17種HMW-GS亞基組合類型，“1，7+8，2+12”（評分8）、“Null，7+8，2+12”（評分6）和“Null，7+9，2+12”（評分5）組合類型的出現(xiàn)頻率最高，分別為12.79%、17.44%和17.44%，共計47.67%，各組合類型出現(xiàn)頻率相對分布均勻，差異小，品質(zhì)平均分相對1992—2001年審定品種略有提高，為7.21。

2.2 HMW-GS等位變異類型和頻率

127份審定小麥品種中Glu-1位點共檢測到10種等位變異（表3），Glu-A1位點有3種變異，以亞基Null和1為主，2*亞基較少，僅占4.72%。Glu-B1位點有5種變異，以7+8和7+9為主，各占44.09%，亞基14+15占9.45%，而6+8和17+18亞基出現(xiàn)頻率很低。Glu-D1位點變異較少，僅有2種變異，2+12為主要等位變異，占70.08%。相對于1992-2001年，2002-2011年審定品種Glu-A1位點上優(yōu)質(zhì)亞基1的出現(xiàn)頻率從56.10%降低到44.19%，變化較大，優(yōu)質(zhì)亞基2*的出現(xiàn)頻率有少量提高；而Glu-B1位點的等位變異增加了2種類型，亞基的出現(xiàn)頻率變化不大；Glu-D1位點上優(yōu)質(zhì)亞基5+10的出現(xiàn)頻率提高較多，從1992-2001年的19.51%增加到34.88%。

3 討論

對127份審定小麥品種的HMW-GS組成分析發(fā)現(xiàn)，Glu-1位點上的等位變異只有10種，組合類型僅17種，多樣性欠豐富。Glu-A1位點以Null和1為主，Glu-B1位點以7+8和7+9為主，Glu-D1位點以2+12為主，但2*、14+15和17+18等優(yōu)質(zhì)亞基的出現(xiàn)頻率相對很低，僅為0%～9.45%。劉春雷等[8]對河南省722份小麥新品系HMW-GS組成分析發(fā)現(xiàn)，共檢測到12種等位基因變異和20種亞基組合，以1、7+9和2+12為主要等位基因變異，未發(fā)現(xiàn)2*優(yōu)質(zhì)亞基，亞基13+16和17+18出現(xiàn)頻率僅為0.83%和0.14%。楊丹等[9]對北方麥區(qū)小麥品種分析發(fā)現(xiàn)，共有12種等位基因變異和24種亞基組合類型，以1、7+9和5+10的出現(xiàn)頻率最高，但亞基2*、13+16、14+15和17+18的出現(xiàn)頻率很低。陳衛(wèi)國等[10]分析了山西不同來源小麥品種的HMW-GS組成，發(fā)現(xiàn)Glu-1位點共有18種等位變異和34種組合類型，以Null、7+8和2+12為主，優(yōu)質(zhì)亞基2*、13+16、14+15和17+18的出現(xiàn)頻率仍是最低的。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致[8-10]，因此，有必要增加優(yōu)質(zhì)亞基的導(dǎo)入，豐富中國小麥品種HMW-GS多樣性和提高小麥加工品質(zhì)。

對比1992—2001年和2002—2011年審定品種HMW-GS組成的變化，發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)亞基1的出現(xiàn)頻率降低較多，需引起注意。而優(yōu)質(zhì)亞基5+10出現(xiàn)頻率有較大的提高，但仍處于較低水平，還需繼續(xù)提高。

本研究發(fā)現(xiàn)127份國內(nèi)審定小麥品種HMW-GS組成多樣性欠豐富，缺少優(yōu)質(zhì)亞基和優(yōu)質(zhì)亞基組合。而國外小麥品種中優(yōu)質(zhì)亞基2*、17+18和5+10等出現(xiàn)頻率很高且優(yōu)質(zhì)亞基組合較多[7，11]，可多引入這些國外小麥品種資源，改良中國小麥HMW-GS組成，提升小麥加工品質(zhì)。

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