國(guó)外小麥品種資源HMW-GS組成分析

薛曉強(qiáng)

（山西運(yùn)城農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西運(yùn)城044000）

國(guó)外小麥品種資源HMW-GS組成分析

薛曉強(qiáng)

（山西運(yùn)城農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西運(yùn)城044000）

以11份國(guó)外小麥品種資源為材料，利用聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）技術(shù)，對(duì)小麥材料高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）的組成、Glu-1位點(diǎn)變異類型及亞基出現(xiàn)的頻率進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明，小麥品種的Glu-A1位點(diǎn)編碼的HMW-GS有2種類型，即2*和Null；Glu-B1位點(diǎn)編碼的HMW-GS有4種類型，即7+9，6+ 8，7+18和6.8+20y；Glu-D1位點(diǎn)編碼的HMW-GS有6種類型，即4+12，2+6.5，2+10，2+9，6.5和6+13。其中，Glu-A1位點(diǎn)上的2*亞基、Glu-B1位點(diǎn)上的6+8亞基、Glu-D1位點(diǎn)上的4+12亞基出現(xiàn)頻率最高。

小麥；HMW-GS；等位變異；Glu-1

小麥籽粒中的麥谷蛋白和醇溶蛋白是形成面筋的主要成分，也是影響小麥加工品質(zhì)的的主要因素[1-2]。小麥面粉的品質(zhì)取決于胚乳中貯藏蛋白的組成和含量，按照其在離解劑中分子量大小及在不同溶劑中的相對(duì)溶解度可分為醇溶蛋白和谷蛋白[3-4]。其中，醇溶蛋白多態(tài)性高，主要決定面團(tuán)的延展性和黏著性；高分子量麥谷蛋白（HMW-GS）和低分子量麥谷蛋白（LMW-GS）共同組成麥谷蛋白[5-7]，高分子量麥谷蛋白（HMW-GS）由Glu-1位點(diǎn)編碼，主要決定著加工面團(tuán)的彈性[8]。因此，研究小麥HMW-GS的組成對(duì)改良小麥品種有重要意義。

國(guó)外小麥種質(zhì)資源在小麥育種中發(fā)揮著重要的作用[9-10]。本研究以國(guó)外的11份小麥品種為材料，這些材料具有生物產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)好、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣等特性，研究其蛋白亞基組成對(duì)于小麥品種的利用改良是非常重要的。

本試驗(yàn)采用SDS-PAGE方法對(duì)11份國(guó)外小麥品種資源的高分子量谷蛋白亞基組成進(jìn)行分析，旨在為小麥品質(zhì)性狀育種篩選優(yōu)質(zhì)品種資源。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料共有11份，其中，澳大利亞的品種8份，捷克的品種3份。供試小麥品種及其來(lái)源列于表1。對(duì)照為中國(guó)春、濟(jì)南17、中優(yōu)9507。

表1 供試小麥品種名稱及其來(lái)源

1.2 田間設(shè)計(jì)

2014年將試驗(yàn)材料種植于運(yùn)城農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)場(chǎng)。田間種植按隨機(jī)區(qū)組排列，2次重復(fù)，3行區(qū)，行長(zhǎng)2 m，行距0.3 m。試驗(yàn)地肥力中等，田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進(jìn)行。成熟后的種子提取蛋白質(zhì)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品提取每份小麥種子用研缽磨碎后取50 mg，裝入1.5 mL離心管中，加入150 μL1×sample buffer，渦旋20 min，10 000 r/min離心30 s，棄上清。65℃浸提2 h，中間搖晃3次，冷卻至室溫，10 000 r/min離心8 min，取上清并加入2×緩沖液，混勻后沸水煮浴5 min，然后離心備用[11-12]。

1.3.2 麥谷蛋白電泳分析HMW-GS的電泳參照李瑞等[13]和楊丹等[14]的試驗(yàn)方法進(jìn)行。

制膠：采用10%的分離膠（pH值8.8）和3.0%的濃縮膠（pH值7.0）分離。交聯(lián)度為2.6%，膠厚度為1.0 cm。

電泳：從左至右上樣約20 μL，上樣完后加電極緩沖液（pH值8.3）。接通電源，60～70 V電壓30～40 min后，將電壓調(diào)至70～80 V，當(dāng)指示劑行至距底部約0.5 cm處停止電泳。

染色與脫色：用0.05%考馬斯亮藍(lán)的染色液染色過夜，蒸餾水脫色。在凝膠成像儀上觀測(cè)照相、記錄、分析。

2 結(jié)果與分析

2.111 份國(guó)外小麥品種HMW-GS組成

在供試的11份小麥品種資源中，共檢測(cè)出12種HMW-GS，其中，Glu-A1上有Null和2*共2種；Glu-B1上有6+8，7+9，7+18和6.8+20y共4種，Glu-D1上有4+12，2+6.5，2+10，2+9，6.5和6+13共6種（表2）。

表2 不同小麥品種的HMW-GS組成

2.2 HMW-GS等位變異及頻率

從表3可以看出，在供試的11份國(guó)外品種中，Glu-A1位點(diǎn)編碼的HMW-GS有2種類型，即2*和Null，出現(xiàn)的頻率分別為63.64%和36.36%，其中，2*亞基的出現(xiàn)頻率較高；Glu-B1位點(diǎn)編碼的HMW-GS共有4種變異類型，即7+9，6+8，7+18和6.8+20y，其中，出現(xiàn)頻率較高的6+8亞基占54.55%；Glu-D1位點(diǎn)編碼的HMW-GS有4+12，2+6.5，2+10，2+9，6.5和6+13共6種類型，其中，4+12亞基出現(xiàn)的頻率較高，為36.36%。

表3 小麥品種的HMW-GS組合變異類型及頻率

2.3 HMW-GS組成比較

從表4可以看出，在11份供試材料中，共檢測(cè)到10種HMW-GS組合變異類型，其中，2*，6+8，6+13出現(xiàn)2次，頻率為18.18%。單個(gè)位點(diǎn)編碼的優(yōu)質(zhì)亞基（2*）的材料占54.55%；其他材料具有少見的特殊亞基組合，說明這11份小麥品種在HMW-GS組成類型上較為豐富。

表4 不同品種小麥HMW-GS組成及頻率

3 討論

近年來(lái)，提高小麥的品質(zhì)特性已成為小麥育種的重要方向之一。我國(guó)小麥品種蛋白質(zhì)含量較高，但面筋質(zhì)量較差，加工優(yōu)質(zhì)面包的特性還有待提高[15]。麥谷蛋白（glutenin）和醇溶蛋白（gliadin）是形成小麥面筋的主要成分[15]，前者決定面團(tuán)的彈性，而后者賦予面團(tuán)延展性，因此，良好的面團(tuán)延展性和彈性是決定優(yōu)質(zhì)面粉的重要因素。高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）約占小麥種子蛋白總量的10%[16]。HMW-GS分別由位于第一同源群染色體（1A，1B和1D）長(zhǎng)臂上的Glu-A1，Glu-B1和Glu-D1位點(diǎn)的基因編碼。這3個(gè)位點(diǎn)都有緊密連鎖的2個(gè)基因，分別編碼X-型亞基和y-型亞基。谷淑波等[17]研究表明，普通小麥品種大部分都包含1Bx，1Dx和1Dy亞基，而1Ax和1By亞基只在少部分的小麥資源中表達(dá)，1Ay亞基通常不表達(dá)。但在一些小麥近緣物種（如二倍體烏拉爾圖小麥（Tlurartu）[18]、野生二粒小麥（Tldicoccoides）以及四倍體提莫菲維小麥（Tltimopheevi，AAGG）[19]）中報(bào)道有1Ay亞基的表達(dá)。本研究分析了11份國(guó)外小麥HMW-GS的組成類型，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)1Ay亞基的表達(dá)。

本研究對(duì)11份小麥材料的HMW-GS組成分析發(fā)現(xiàn)，Glu-A1位點(diǎn)編碼的HMW-GS有2種類型即2*和Null，其中，2*的出現(xiàn)頻率最高，為谷蛋白的優(yōu)勢(shì)亞基，這與六倍體小黑麥、波斯小麥及六倍體普通小麥相似[20]。

在Glu-B1位點(diǎn)編碼的HMW-GS共有4種變異類型，即7+9，6+8，7+18和6.8+20y，其中，以6+8亞基出現(xiàn)頻率最高；而普通小麥、硬粒小麥、栽培二粒小麥分別以7+18，6+8，7+8出現(xiàn)頻率較高[21]。在Glu-D1位點(diǎn)編碼的HMW-GS共有6種變異類型，大部分都是一些稀有亞基。本研究對(duì)11個(gè)國(guó)外小麥品種的HMW-GS組成進(jìn)行了分析，既發(fā)現(xiàn)了常見的HMW-GS亞基，又發(fā)現(xiàn)一部分稀有亞基及其組合，這為小麥品質(zhì)育種提供了優(yōu)良的親本材料。

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Analysis of HMW-GS Composition in Foreign Wheat Variety Resources

XUE Xiaoqiang
（Shanxi YunchengVocational and Technical College ofAgriculture，Yuncheng044000，China）

This experiment detected and analyzed 11 foreign wheat cultivars resources of high molecular weight glutenin subunits（HMW-GS）composition,Glu-1 locus mutation and the frequency by conventional SDS-PAGE technology.The results showed that the Glu-A1 loci encodingHMW-GShad twotypes,2*and null.Glu-B1 loci encodingHMW-GShad four types,namely7+9,6+8,7+18 and 6.8+20y,Glu-D1 loci encodingHMW-GShad 4+12,2+6.5,2+10,2+9,6.5 and 6+13 sixtypes.The occurrence frequencyof 2*subunit ofGlu-A1 site,6+8 subunit ofGlu-B1 site and 4+12 subunit ofGlu-D1 site were higher.

wheat;HMW-GS;allelic variation;Glu-1

S512.1

A

1002-2481（2017）02-0160-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.02.03

2016-08-02

薛曉強(qiáng)（1986-），男，山西河津人，助理講師，主要從事植物抗逆生理教學(xué)與研究工作。