小麥的品質(zhì)分析

【摘 要】本論文分析了Waxy蛋白的亞基組成，并分別介紹了電泳技術(shù)和分子標(biāo)記檢測了Waxy基因的方法。

【關(guān)鍵詞】小麥 Waxy蛋白 分子標(biāo)記

小麥優(yōu)劣重要判定志是指標(biāo)是直鏈淀粉的含量和糊化特性。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，顆粒結(jié)合型淀粉的合成酶GBSS或可稱其為Waxy 蛋白，它與直鏈淀粉的合成密切相關(guān)，在目前已發(fā)現(xiàn)兩個同功酶GBSSⅠ和GBSSⅡ中，GBSSⅠ是貯藏器官中直鏈淀粉合成的關(guān)鍵酶，而GBSSⅡ則是合成非貯藏器官直鏈淀粉的關(guān)鍵酶。Waxy 蛋白相對含量的高低直接決定小麥面粉中直鏈淀粉的含量，然而Waxy 蛋白亞基的缺失可導(dǎo)致直鏈淀粉含量降低，從而使得淀粉糊化特性以及膨脹特性發(fā)生改變，進(jìn)而影響小麥面條品質(zhì)；由于不同的Waxy蛋白亞基對直鏈淀粉合成的影響程度不同，因此，在優(yōu)質(zhì)小麥品種的選育中，分析和鑒定Waxy 蛋白的亞基就有了重要意義。

一、遺傳標(biāo)記在小麥品質(zhì)育種中的應(yīng)用

分子標(biāo)記技術(shù)，是近些年來發(fā)展比較快一門技術(shù)。他是以個體間遺傳物質(zhì)內(nèi)的核苷酸序列的變異作為基礎(chǔ)的一種遺傳標(biāo)記，是DNA水平遺傳多態(tài)性的直接反映，可以通過直接檢測DNA分子堿基序列變異來鑒定研究材料。分子遺傳標(biāo)記是突變造成DNA片段長度的多態(tài)性為基礎(chǔ)的，它具有許多優(yōu)點；（1）可以直接探測DNA水平的差異，不受時空的限制；（2）標(biāo)記數(shù)量豐富、多態(tài)性高；（3）共顯性標(biāo)識，可以區(qū)分純合子與雜合子；（4）可以解釋遺傳家系內(nèi)某些個體的變異；（5）不受性別、年齡的限制。

分子標(biāo)記的研究近年來得到了迅速的發(fā)展。在小麥遺傳育種中，分子標(biāo)記輔助選擇更是在小麥的抗病性檢測、品質(zhì)分析以及與各種農(nóng)藝性狀相關(guān)因素的檢測方面做出了巨大貢獻(xiàn)。

SSR標(biāo)記也稱微衛(wèi)星DNA，是一類由幾個核苷酸為重復(fù)單位組成的長達(dá)幾十個核苷酸的串聯(lián)重復(fù)序列。由于SSR標(biāo)記的在小麥基因組中多態(tài)性極高，并且具有染色體組特異性，因此具有操作簡單，穩(wěn)定性高，花費小等優(yōu)點，是目前研究小麥最有效的分子標(biāo)記技術(shù)之一。

二、Waxy蛋白的研究進(jìn)展

科學(xué)家在研究普通玉米和糯玉米中的直鏈淀粉含量時發(fā)現(xiàn)：直鏈淀粉含量較高的普通玉米胚乳中，存在一種控制直鏈淀粉合成的酶蛋白，而直鏈淀粉含量極低甚至接近零的糯玉米中，則沒有該酶蛋白。由于這種蛋白質(zhì)是由Waxy基因編碼的，因此把它稱為Waxy蛋白，或顆粒結(jié)合淀粉合成酶GBSS，亦稱二磷酸核苷酸淀粉糖葡萄糖轉(zhuǎn)運酶。

1.Waxy蛋白基因的研究

在Waxy蛋白中包含3個亞基，分別是Wx-A1.Wx-B1和Wx-D1，編碼這三個白亞基的基因分別為Wx-A1基因、Wx-B1基因、Wx-D1基因，分別定位于染色體7AS、4AL和7DS上。這三個基因是編碼了GBSSⅠ，其中Wx-B1基因原本位于7BS上，在小麥進(jìn)化過程中，4A和7B發(fā)生了易位，使得其染色體上的遺傳信息發(fā)生了交換，因此，雖然Wx-B1位于4A染色體上，仍命名為Wx-B1基因。

2.Waxy蛋白的特性

1993年一位日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在小麥籽粒的直鏈淀粉的合成中，有一種酶起著主要作用，這種酶就是顆粒結(jié)合淀粉合成酶，簡稱GBSSⅠ，也稱Waxy蛋白。小麥Waxy蛋白是除麥谷蛋白、醇溶蛋白等蛋白外，另外一種貯藏蛋白，。Waxy蛋白由三個亞基組成，分別是Wx-A1.Wx-B1和Wx-D1亞基。Waxy蛋白亞基缺失會使胚乳中直鏈淀粉合成減少，而使支鏈淀粉含量上升，小麥胚乳為糯性。當(dāng)三個亞基全部缺失時，小麥籽粒胚乳中直鏈淀粉含量接近于0或很少（<1%），這種小麥為全糯質(zhì)小麥]。

3.Waxy蛋白的分離與鑒定

第一，Waxy蛋白的電泳鑒定。小麥Waxy蛋白的三個亞基存在于花粉和胚乳的淀粉粒中，目前，采用胚乳中提取Waxy蛋白并進(jìn)行SDS-PAGE電泳分離的方法應(yīng)用較多。

Waxy蛋白的提取原理是用SDS洗滌除去其他蛋白，并用β-巰基乙醇作為保護(hù)劑。提取的最后步驟是煮沸，使得Waxy蛋白從淀粉粒上解離下來，各亞基之間相互分離。

Waxy蛋白的電泳有雙向電泳和單向電泳。雙向電泳分離體系分離鑒定了3個不同Waxy位點Wx-A1.Wx-B1和Wx-D1，證明六倍體小麥籽粒Waxy蛋白由3個亞基構(gòu)成。但這種電泳技術(shù)過程復(fù)雜，分辨率不高，效率低。改良的1D-SDS-PAGE分析了面包小麥的3個Waxy蛋白Wx-A1.Wx-B1和Wx-D1亞基的分子量分別為62.9KDa、56.7Kda和58.7Kda，這一方法快速簡便，適于小麥育種中對Waxy蛋白亞基的早代篩選。在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)的研究人員對Waxy蛋白的提取和電泳方法進(jìn)行了改良試驗。改良后的單向十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳方法具有省時、方便、經(jīng)濟(jì)和有效的特點，可適用于大批小麥材料的Waxy蛋白亞基的分析。

第二，Waxy蛋白的分子標(biāo)記鑒定。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)廣泛用于作物遺傳育種的研究，特別是分子標(biāo)記的輔助選擇，即利用分子生物學(xué)的手段在對育種程序中目標(biāo)基因或與目標(biāo)基因連鎖的分子標(biāo)記的基因型進(jìn)行分子選擇，表現(xiàn)出了簡便和高效的特點，提高了育種進(jìn)程。

雙向SDS-PAGE可以區(qū)分Waxy蛋白亞基，但是操作過程復(fù)雜；單向SDS-PAGE雖然操作簡單，但有時分離效果并不理想。分子標(biāo)記基于DNA水平，具有不受環(huán)境影響等多方面優(yōu)點，因此，分子標(biāo)記技術(shù)可提高育種的準(zhǔn)確性和效率。目前，建立遺傳圖譜，數(shù)量性狀座位圖譜，多樣性分析和分子標(biāo)記輔助選擇等多方面研究中已廣泛使用分子標(biāo)記技術(shù)。

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