小麥TaLox-B等位變異對(duì)脂肪氧化酶活性和面粉色澤的影響

張福彥，陳鋒，程仲杰，楊保安，范家霖，陳曉杰，張建偉，陳云堂，崔龍

（1河南省科學(xué)院同位素研究所有限責(zé)任公司/河南省核農(nóng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450015；2河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/河南省糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，鄭州 450002）

小麥TaLox-B等位變異對(duì)脂肪氧化酶活性和面粉色澤的影響

張福彥1，陳鋒2，程仲杰1，楊保安1，范家霖1，陳曉杰1，張建偉1，陳云堂1，崔龍1

（1河南省科學(xué)院同位素研究所有限責(zé)任公司/河南省核農(nóng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450015；2河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/河南省糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心，鄭州 450002）

【目的】小麥籽粒脂肪氧化酶（Lox）與面粉色澤密切相關(guān)，研究TaLox-B位點(diǎn)上的不同等位變異類(lèi)型對(duì)Lox活性和面粉色澤的影響，為面粉色澤的改良和相關(guān)的品質(zhì)育種工作提供參考依據(jù)。【方法】選用122份河南小麥品種（系）為試驗(yàn)材料，用紫外分光光度計(jì)和色差儀分別測(cè)定其Lox活性和面粉色澤，并利用控制脂肪氧化酶活性位于4BS上的TaLox-B1、TaLox-B2和TaLox-B3位點(diǎn)上的功能標(biāo)記Lox16、Lox18和Lox-B23對(duì)參試材料的Lox基因型進(jìn)行鑒定?！窘Y(jié)果】不同品種間Lox活性及其色澤性狀差異達(dá)到極顯著水平?；蛐丸b定結(jié)果表明，參試材料的TaLox-B1位點(diǎn)存在TaLox-B1a和TaLox-B1b兩種等位變異，所占比例分別為63.9%和39.1%，TaLox-B2位點(diǎn)存在TaLox-B2a和TaLox-B2b兩種等位變異，所占比例分別為57.4%和42.6%，TaLox-B3位點(diǎn)也存在TaLox-B3a和TaLox-B3b兩種等位變異，所占比例分別為41.8%和48.2%。分析其基因型組合發(fā)現(xiàn)，參試材料中共有6種基因型組合類(lèi)型，依次為T(mén)aLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a、TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3b、TaLox-B1a/TaLox-B2b/ TaLox-B3b、TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a、TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3b和TaLox-B1b/TaLox-B2b/ TaLox-B3b，所占比例分別為41.8%、15.6%、6.6%、28.7%、5.7%和1.6%。分析不同TaLox-B位點(diǎn)基因與Lox活性及紅度（a*值）、黃度（b*值）、亮度（L*值）、白度（Wht值）等面粉色澤性狀的關(guān)系表明，單基因等位變異對(duì)Lox活性和面粉色澤的影響不同，3個(gè)基因等位變異a*值差異均不顯著，對(duì)Lox活性的效應(yīng)，TaLox-B2a高于TaLox-B2b（P＜0.05），TaLox-B3a高于TaLox-B3b（P＜0.01），TaLox-B2a基因型的Wht值低于TaLox-B2b基因型（P＜0.01），TaLox-B3a基因型的Wht值也低于TaLox-B3b基因型（P＜0.05）。說(shuō)明TaLox-B2和TaLox-B3對(duì)Lox活性和面粉色澤具有重要影響。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，擁有TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a基因型組合的小麥品種（系）的Lox活性和b*值最高，a*值和Wht值最低，而TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b基因型組合的小麥品種（系）的L*值、a*值和 Wht值最高，其 Lox活性和 b*值最低。【結(jié)論】河南小麥中所發(fā)現(xiàn)的 6種不同 Lox基因型組合中，擁有TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a基因型組合的小麥品種（系）的Lox活性相對(duì)較高，Wht值相對(duì)較低（P＜0.05），而擁有TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b基因型組合的小麥品種（系）的Lox活性相對(duì)較低，Wht值相對(duì)較高（P＜0.05）。Lox活性的遺傳控制在面粉色澤品質(zhì)改良進(jìn)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

普通小麥；脂肪氧化酶基因；功能標(biāo)記；面粉色澤；河南

0 引言

【研究意義】面粉色澤與其面制品的商品性能關(guān)系密切，是小麥重要的品質(zhì)指標(biāo)之一[1]。面粉中氧化酶類(lèi)、黃色素以及蛋白質(zhì)等對(duì)面粉色澤的影響較為明顯[2]，脂肪氧化酶（Lipoxygenase，Lox）是小麥中最為重要的氧化酶之一，對(duì)面粉和其面制品的表觀色澤[3-4]、加工品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)以及儲(chǔ)藏性能均具有重要影響[5-6]，但目前對(duì)其研究仍不夠深入?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】Lox是一種含有多聚不飽和脂類(lèi)的酶蛋白，在動(dòng)物、植物和微生物中普通存在，特別在植物種子含量較為豐富[7-8]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于Lox的研究廣泛集中在大豆、大麥以及硬粒小麥等作物中，而在普通小麥中的相關(guān)研究相對(duì)較少。隨著麥類(lèi)作物中Lox相繼被克隆和定位[9-11]，有關(guān)普通小麥中 Lox的分子基礎(chǔ)研究發(fā)展較為迅速。FENG等[12]在小堰54中同源克隆得到TaLox1和TaLox2，并分別將其定位在4DS和5DL染色體上，且發(fā)現(xiàn)在小麥籽粒 Lox活性方面，TaLox1比TaLox2的作用更加明顯。之后，又利用大麥LoxB序列在普通小麥4A染色體上同源克隆發(fā)現(xiàn)TaLox3[13]。 GARBUS等[14]在普通小麥中克隆發(fā)現(xiàn)了與硬粒小麥中類(lèi)似的Lpx-A1-like、Lpx-B1.2和Lpx-D1，并將其分別定位在4A、4B和4D染色體上。近年來(lái)，隨著小麥基因組信息數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷完善和同源克隆技術(shù)不斷進(jìn)步，普通小麥中Lox的克隆也取得快速發(fā)展。GENG等[15]和ZHANG等[16]利用同源克隆技術(shù)分別在普通小麥中 4B染色體上克隆得到 TaLox-B1、TaLox-B2和TaLox-B3。TaLox-B1全長(zhǎng)4 289 bp，含有7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子，研究發(fā)現(xiàn)TaLox-B1存在TaLox-B1a和TaLox-B1b兩種等位變異類(lèi)型，且二者序列之間存在著單核苷酸多態(tài)性，根據(jù)其差異性開(kāi)發(fā)了1對(duì)互補(bǔ)的共顯性功能標(biāo)記Lox16和Lox18[15]。相吉山等[17]和吳培培等[18]分別在普通小麥中對(duì)Lox16和Lox18功能標(biāo)記進(jìn)行實(shí)用性驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)此標(biāo)記擴(kuò)增條帶清晰且穩(wěn)定性好，能準(zhǔn)確鑒定TaLox-B1a和TaLox-B1b類(lèi)型，可基本滿足小麥Lox活性輔助選擇的需要。而ZHANG等[16]從普通小麥中克隆的TaLox-B2和TaLox-B3全長(zhǎng)分別為4 267和4 246 bp，與TaLox-B1結(jié)構(gòu)類(lèi)似也均含有7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子，發(fā)現(xiàn)TaLox-B2存在TaLox-B2a和TaLox-B2b兩種等位變異類(lèi)型，分析發(fā)現(xiàn)TaLox-B2a與TaLox-B2b和TaLox-B3的gDNA序列相似性分別達(dá)到99.4%和85.1%，基于三者的gDNA序列的差異，開(kāi)發(fā)共顯性分子標(biāo)記 Lox-B23，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Lox-B23標(biāo)記在不同小麥品種（系）中存在多態(tài)性，且可以直接用PCR擴(kuò)增的方法在不同材料中鑒定出TaLox-B2a、TaLox-B2b和TaLox-B3基因類(lèi)型，進(jìn)而篩選出高或低Lox活性?xún)?yōu)異種質(zhì)資源直接應(yīng)用于小麥育種?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】河南小麥生產(chǎn)在國(guó)家糧食安全中具有重要地位，河南小麥品種的遺傳改良對(duì)河南乃至黃淮海地區(qū)的小麥生產(chǎn)發(fā)揮著不可估量的作用。截止目前，盡管已有關(guān)于對(duì)河南小麥籽粒硬度控制基因的相關(guān)報(bào)道，但有關(guān)脂肪氧化酶控制基因?qū)ox活性及面粉色澤的影響尚無(wú)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以122份河南小麥品種（系）為材料，利用功能標(biāo)記Lox16、Lox18和Lox-B23對(duì)TaLox-B位點(diǎn)上的不同等位基因進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)利用分光光度計(jì)和色差儀對(duì)參試材料的Lox活性、L*值、a*值和b*值進(jìn)行測(cè)定，分析河南小麥品種（系）中Lox等位變異的分布特征以及不同等位變異對(duì)Lox活性和面粉色澤的影響，旨在為培育出高白度面粉的小麥品種提供一些優(yōu)異種質(zhì)資源，也可為小麥Lox活性分子標(biāo)記輔助育種提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料矮抗58、豐德存麥1號(hào)、富麥2008、豫同194、豫農(nóng)211、周麥18、周麥32、鄭麥366、秋樂(lè)2122、新麥20、溫麥6號(hào)等122份河南小麥品種（系）來(lái)自河南省科學(xué)院同位素研究所小麥育種室收集的種質(zhì)資源圃。這些材料涵蓋了河南小麥主要種植區(qū)近20年來(lái)種植和使用的小麥品種（系）。2013—2014和2014—2015年度在河南省科學(xué)院新鄭試驗(yàn)基地種植，每個(gè)材料種植3行，行長(zhǎng)2 m，行距0.25 m，每行播50粒種子，定苗30株左右。田間管理同大田生產(chǎn)，正常成熟后及時(shí)收獲。

1.2 表型測(cè)定

利用分光光度計(jì)法測(cè)定籽粒Lox活性，對(duì)參試材料每個(gè)品種（系）分別選取3粒較為完整、無(wú)明顯破損的籽粒，重復(fù)3次，具體步驟參照Z(yǔ)HANG等[16]的測(cè)定方法。

取每份經(jīng)過(guò)清選的種子0.5 kg，采用Chopin CD1型實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)（法國(guó)雷諾Chopin公司）對(duì)所有參試材料進(jìn)行磨粉，詳細(xì)方法參照陳鋒等[19]方法進(jìn)行。采用日本柯尼卡美能達(dá)公司生產(chǎn)的 CR-410色彩色差儀測(cè)定每個(gè)參試品種的色差儀參數(shù)，詳細(xì)方法按照CR-410色彩色差儀的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行，L*代表亮度軸，表示面粉的亮（白）度，其值越大，面粉越亮（白）；a*代表面粉的紅綠度，其值越大，面粉紅度越高；b*代表黃藍(lán)度，其值越大，面粉越黃。全部測(cè)試結(jié)果在2個(gè)月內(nèi)完成。利用汪帆等[20]計(jì)算面粉亨特白度的方法計(jì)算參試材料面粉白度，其計(jì)算公式為：

1.3 基因型鑒定

采用SLS（十二酰肌氨酸鈉）快速提取小麥籽粒DNA法提取參試材料DNA，此方法是根據(jù)CHEN等[21]提取DNA的方法改進(jìn)而成。

利用目前普通小麥中已開(kāi)發(fā) Lox功能標(biāo)記檢測(cè)對(duì)TaLox-B1、TaLox-B2、TaLox-B3的等位變異（表1）。PCR反應(yīng)體系（20 μL）中含20 mmol·L-1KCl、20 mmol·L-1Tris-HCl（pH 8.4）、1.5 mmol·L-1MgCl2（pH 8.0）、200 μmol·L-1的dNTP、上下游引物各10 pmol·L-1、模板DNA 100 ng、Taq DNA聚合酶1.0 U（北京天根）。在Tprofessional standard型PCR儀（Biometra）中進(jìn)行擴(kuò)增，PCR反應(yīng)程序參照GENG等[15]和 ZHANG等[16]擴(kuò)增程序進(jìn)行，反應(yīng)程序結(jié)束后取5 μL PCR擴(kuò)增產(chǎn)物用1.5%瓊脂糖凝膠電泳分離、染色，用Fire Reader凝膠成像系統(tǒng)下掃描照相，并保存至計(jì)算機(jī)以備分析。

表1 普通小麥中檢測(cè)TaLox-B位點(diǎn)不同等位變異的功能標(biāo)記Table 1 Functional markers for detecting different alleles of TaLox-B genes in bread wheat

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel軟件對(duì)所測(cè)定的Lox活性、L*值、a*值和b*值數(shù)據(jù)整理和分析，并對(duì)同一基因不同等位變異品種的表型進(jìn)行t測(cè)驗(yàn)。利用SPSS 18.0軟件對(duì)不同基因型組合品種的表型間進(jìn)行差異顯著性分析和方差分析（ANOVA），并利用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果

2.1 供試小麥品種（系）的Lox活性及面粉色澤性狀分析

由表2可見(jiàn)，河南不同小麥品種（系）籽粒中Lox活性、面粉的L*值、a*值、b*值和Wht之間的差異極顯著。供試材料的Lox活性平均值為72.70，變幅為58.60—84.51，變異系數(shù)為8.10%。面粉L*的平均值為95.15，變幅為93.16—96.35，變異系數(shù)為0.74%；面粉a*值變幅為-1.43—-0.03，變異系數(shù)為56.61%；面粉b*的平均值為8.51，在6.02—12.68范圍內(nèi)分布，變異系數(shù)為16.28%；而面粉Wht的平均值為90.18，變幅為86.03—92.86，變異系數(shù)為1.62%。由此可見(jiàn)，供試品種（系）間的Lox活性、面粉的L*值、a*值、b*值和Wht的差異較大，a*值的變異系數(shù)最大，變異最為豐富，其次為b*值和Lox活性；說(shuō)明不同品種（系）間的面粉色澤參數(shù)也存在一定差異。

表 2 參試小麥品種（系）Lox活性及面粉色澤性狀分析Table 2 Analysis of Lox activity and flour color traits in the cultivars and lines surveyed

2.2 Lox位點(diǎn)的多態(tài)性鑒定

利用Lox16和Lox18功能標(biāo)記對(duì)所有參試材料進(jìn)行檢測(cè)TaLox-B1位點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果表明，Lox16標(biāo)記僅在鄭麥9023、豫農(nóng)211和豫同194等78份小麥品種（系）可擴(kuò)增出489 bp的片段，屬于TaLox-B1a類(lèi)型（圖1-A），而Lox18標(biāo)記只在矮抗58、新麥9987和富麥2008等44份材料中可擴(kuò)增出帶型為791 bp的片段，屬于TaLox-B1b類(lèi)型（圖1-B）。

用Lox-B23功能標(biāo)記對(duì)122份小麥品種（系）進(jìn)行檢測(cè)（圖2），發(fā)現(xiàn)豫農(nóng)211、豫麥18和濮麥9號(hào)等70份材料中可擴(kuò)增出帶型為788 bp的片段，屬于TaLox-B2a類(lèi)型，而在偃展1號(hào)、蘭考矮早8和新麥19等52份材料中擴(kuò)增出帶型為660 bp的片段，屬于TaLox-B2b類(lèi)型。TaLox-B3檢測(cè)結(jié)果表明，矮抗58、豫麥47和泛麥5號(hào)等51份材料中擴(kuò)增出677 bp的帶型，屬于TaLox-B3a類(lèi)型，而余下的豫麥18、周麥22和鄭麥004等71份材料中的TaLox-B3位點(diǎn)上沒(méi)有擴(kuò)增出任何帶型，屬于TaLox-B3b類(lèi)型[16]。

圖1 Lox-16（A）和Lox-18（B）標(biāo)記在部分參試小麥品種TaLox-B1位點(diǎn)上的擴(kuò)增結(jié)果Fig. 1 Amplification of TaLox-B1 alleles by functional markers Lox 16 (A) and Lox 18 (B) in part common wheat cultivars

圖 2 Lox-B23標(biāo)記在不同小麥品種的擴(kuò)增情況Fig. 2 Amplification of Lox genes by functional marker Lox-B23 in different common wheat cultivars

2.3 TaLox-B等位變異對(duì)Lox活性及面粉色澤的影響

在122份材料中，TaLox-B1、TaLox-B2和TaLox-B3位點(diǎn)上均檢測(cè)到2種等位變異，發(fā)現(xiàn)a*值在檢測(cè)所有等位變異中均無(wú)顯著變化，說(shuō)明TaLox-B位點(diǎn)上所有等位變異對(duì)面粉紅度的影響均不明顯。TaLox-B1和TaLox-B2上的不同等位變異對(duì)Lox活性、L*值、b*值以及 Wht值的影響也不盡相同，其中 TaLox-B1a和TaLox-B1b等位變異間只對(duì) Lox活性有顯著影響，TaLox-B2a和TaLox-B2b等位變異間在Lox活性、L*值、b*值以及 Wht值性狀均存在顯著性差異，而在TaLox-B3位點(diǎn)上，b*值、Wht值以及Lox活性在不同等位變異間也存在顯著差異（表 3）。說(shuō)明 TaLox-B位點(diǎn)上的3個(gè)基因的等位變異均會(huì)引起籽粒Lox活性的顯著變化，而TaLox-B2和TaLox-B3等位變異也對(duì)面粉黃度和白度產(chǎn)生極其重要的影響。

2.4 TaLox-B等位變異組合對(duì)Lox活性及面粉色澤的影響

在所檢測(cè)的122份小麥品種（系）中，TaLox-B1、TaLox-B2、TaLox-B3等位變異存在6種不同的組合類(lèi)型，分別為T(mén)aLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a、TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3b、TaLox-B1a/TaLox-B2b/TaLox-B3b、TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a、TaLox-B1b/ TaLox-B2a/TaLox-B3b和TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b，其品種（系）分別占參試材料的41.8%、15.6%、6.6%、28.7%、5.7%和1.6%（電子版附表1）。進(jìn)一步分析不同組合類(lèi)型與Lox活性及面粉色澤的關(guān)系表明，不同組合類(lèi)型間L*值、a*值、b*值、Wht值以及Lox活性的差異顯著。其中，擁有TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a基因型組合的小麥品種（系）的 Lox活性和b*值最高，a*值和Wht值最低，而TaLox-B1b/ TaLox-B2b/TaLox- B3b基因型組合的小麥品種（系）的L*值、a*值和Wht值最高，而其Lox活性和b*值最低（表4）。說(shuō)明TaLox-B位點(diǎn)上不同等位變異組合會(huì)引起面粉色澤和Lox活性的顯著變化。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，參試的河南小麥品種（系）中，擁有低Lox活性、高白度的品種（系）所占的比例較低。

3 討論

面粉色澤既是品質(zhì)指標(biāo)也是營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，一直以來(lái)中國(guó)居民消費(fèi)以饅頭、面條等面制食品為主，對(duì)白度要求較高，但是近年來(lái)隨著人們對(duì)健康和食品安全重視，已不再過(guò)度追求高白度，市場(chǎng)上一些無(wú)漂白劑、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、色澤黃亮的面制食品也逐漸受到人們的青睞[22]。Lox活性過(guò)高或過(guò)低均對(duì)小麥面粉的色澤品質(zhì)產(chǎn)生重要影響，Lox活性過(guò)高會(huì)加快氧化面粉中的類(lèi)胡蘿卜素、維生素等，促使面粉過(guò)度漂白而造成一些營(yíng)養(yǎng)成分喪失[2]；Lox活性過(guò)低則會(huì)影響面粉或面制品的色澤品質(zhì)[4,23]。因此，研究Lox對(duì)籽粒Lox活性和面粉色澤的影響是非常必要的。同時(shí)，除了 Lox活性外，面粉及其面制品色澤也受到小麥籽粒中八氫番茄紅素合成酶（Psy）、多酚氧化酶（Ppo）等其他酶活性、種皮顏色、儲(chǔ)藏條件以及面制品加工工藝等多種因素影響，本文僅就Lox活性及其控制基因進(jìn)行研究和討論。

表 3 不同TaLox-B等位變異對(duì)Lox活性和面粉色澤的影響Table 3 The effect of alleles of different TaLox-B genes on Lox activities and flour colors

表 4 不同TaLox-B等位變異組合及其與Lox活性和面粉色澤差異Table 4 Lox activities and flour colors of different allelic combination on TaLox-B1, TaLox-B2 and TaLox-B3 loci

多數(shù)小麥品質(zhì)性狀屬于數(shù)量性狀，受基因型、外界環(huán)境、酸堿度、熱敏感性等多種因素影響，且普遍存在基因與環(huán)境互作現(xiàn)象，但基因是影響小麥品質(zhì)性狀的決定性因素[24]。小麥籽粒Lox活性是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)量性狀，主要受4B染色體上的主效基因控制[25]。LEENHARDT等[26]研究發(fā)現(xiàn)不同染色體倍性的小麥籽粒中Lox活性顯著不同，倍性越高的種屬其Lox活性中含量也越高。吳培培等[18]和王慧等[27]研究認(rèn)為不同生態(tài)環(huán)境對(duì)小麥Lox活性的影響存在較大差異，Lox活性在基因型間和環(huán)境間的差異呈極顯著，且基因型效應(yīng) ＞ 環(huán)境效應(yīng) ＞ 基因型和環(huán)境互作效應(yīng)，從而說(shuō)明小麥Lox活性主要是受遺傳因子控制。從本研究的表型結(jié)果來(lái)看，河南小麥品種的Lox活性絕大多數(shù)屬于中間類(lèi)型，且變異范圍較小，擁有極高或極低Lox活性的品種較少。此外，籽粒Lox活性、面粉亮度、紅度、黃度和白度在品種間均差異顯著，這與前人研究結(jié)果基本一致[18,28]。因此，品種間具有遺傳穩(wěn)定性的品質(zhì)性狀顯著差異也為篩選較高或較低的籽粒Lox活性種質(zhì)資源創(chuàng)造了有利條件。

Lox活性是影響小麥品質(zhì)性狀的重要因素之一，前人在對(duì)小麥籽粒Lox活性進(jìn)行定位的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些與其緊密連鎖的SSR標(biāo)記，如Xbcd1262、Xksud2a、Xwmc312和Xgwm251等[29-30]，但這些標(biāo)記在實(shí)際應(yīng)用中存在較大局限性。隨著基因組學(xué)和現(xiàn)代分子生物技術(shù)的發(fā)展，小麥籽粒硬度、多酚氧化酶、麥谷蛋白亞基等品質(zhì)性狀以及小麥抗白粉病、穗發(fā)芽、銹病等抗性方面功能標(biāo)記的開(kāi)發(fā)較為迅速，目前已廣泛應(yīng)用于小麥分子標(biāo)記輔助育種[31]。本研究選取GENG等[15]開(kāi)發(fā)的共顯性功能性標(biāo)記Lox16和Lox18和ZHANG等[16]開(kāi)發(fā)的Lox-B23功能性分子標(biāo)記，從基因型的角度來(lái)分析小麥品種（系）的籽粒Lox活性和面粉色澤性狀，結(jié)果發(fā)現(xiàn)河南小麥品種中，TaLox-B1、TaLox-B2、TaLox-B3位點(diǎn)共有6種等位變異組合類(lèi)型，不同組合間的性狀呈顯著性差異，以 TaLox-B1a/TaLox-B2a/ TaLox-B3a基因型組合的Lox活性和黃度最高，紅度和白度最低，而 TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b基因型的具有最低的Lox活性和黃度，最高的亮度、紅度和白度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在TaLox-B1位點(diǎn)的不同等位變異間，河南小麥品種Lox活性存在顯著性差異，而在其面粉黃度、白度等色澤參數(shù)的差異均不顯著，這與相吉山等[28]研究的新疆小麥品種結(jié)果略有不同，可能由于環(huán)境地域間差異而造成的。

本研究選用了TaLox-B位點(diǎn)上的3個(gè)Lox，并利用其功能標(biāo)記進(jìn)行分子檢測(cè)，結(jié)合其表型測(cè)定進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)少數(shù)品種基因型與Lox活性表型不一致的情況，推測(cè)這可能是在普通小麥形成過(guò)程中，Lox經(jīng)過(guò)多次復(fù)制，在普通小麥中已經(jīng)形成了一個(gè)多基因家族。

4 結(jié)論

河南小麥品種 TaLox-B位點(diǎn)上不同等位變異對(duì)Lox活性和面粉色澤的影響存在著明顯差別，其中TaLox-B2對(duì)Lox活性、面粉亮度、黃度、白度均有顯著影響，是影響Lox活性和面粉色澤的關(guān)鍵基因。參試材料中共有 6種 Lox基因型組合類(lèi)型，其中TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b等位變異組合是低Lox活性和高白度的優(yōu)質(zhì)基因型，所占比例僅為1.6%，而TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a組合是高Lox活性和低白度的劣質(zhì)基因型，所占比例高達(dá)41.8%。

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（責(zé)任編輯 李莉）

Effects of TaLox-B Alleles on Lipoxygenase Activity and Flour Color in Wheats

ZHANG FuYan1, CHEN Feng2, CHENG ZhongJie1, YANG BaoAn1, FAN JiaLin1, CHEN XiaoJie1, ZHANG JianWei1, CHEN YunTang1, CUI Long1
(1Isotope Institute Co.,Ltd, Henan Academy of Sciences/Henan Key Laboratory of Nuclear Agricultural Sciences, Zhengzhou 450015;2Agronomy College, Henan Agricultural University/Collaborative Innovation Center of Food Crops in Henan Province, Zhengzhou 450002)

common wheat; lipoxygenase gene; functional marker; flour color; Henan

2016-11-08；接受日期：2016-12-15

河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃（162300410169）、河南省科技攻關(guān)計(jì)劃（172102110069）、河南省小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金（Z2010-01-04）

聯(lián)系方式：張福彥，E-mail：zhangfuyan704@163.com。通信作者張建偉，E-mail：zjw10308@163.com。通信作者陳鋒，E-mail：chf0088@163.com

Abstract:【Objective】Lipoxygenase (Lox) is closely related to flour color. The objective of this study was to investigate the influence of different allelic variations at TaLox-B loci on Lox activity and flour color in wheat to provide a theoretical basis for improving flour color and related quality traits in breeding programs.【Method】A total of 122 wheat cultivars and advanced lines from Henan province were used to measure the Lox activities and flour color by spectrophotometer and colorimeter. The functional markers Lox16, Lox18 and Lox-B23 were used to identify the polymorphism of the Lox genes on chromosome 4BS in current Henan wheat cultivars and advanced lines.【Result】There were significant differences of Lox activities, L*, a*and b*values as well as Wht data among different cultivars. Genotyping results indicated two alleles TaLox-B1a and TaLox-B1b at TaLox-B1 locus in these wheat varieties, with 63.9% and 39.1%, respectively. At TaLox-B2 locus, two alleles TaLox-B2a and TaLox-B2b were identified by the functional marker Lox-B23, with 57.4% and 42.6%, respectively. It was also found two alleles TaLox-B3a and TaLox-B3b at the TaLox-B3 locus, with 41.8% and 48.2%, respectively. Six allele combinations of Lox genes, i.e., TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a, TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3b, TaLox-B1a/TaLox-B2b/TaLox-B3b, TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a, TaLox-B1b/TaLox-B2a/ TaLox-B3b and TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b were found with 41.8%, 15.6%, 6.6%, 28.7%, 5.7% and 1.6%, respectively. Analysis of association of Lox alleles at different TaLox-B loci and Lox activities and flour color parameters indicated that the allelic variation at a single locus showed diverse effects on Lox activities and flour color. For a*value, the allelic effect was not significant. For Lox activities, the order of effect was TaLox-B2a ＞ TaLox-B2b (P＜0.05), TaLox-B3a ＞ TaLox-B3b (P＜0.01). The Wht value of TaLox-B2a was significantly lower than that of TaLox-B2b (P＜0.01), and TaLox-B3a showed also a significant lower Wht value than TaLox-B3b (P＜0.05). These results suggest that TaLox-B2 and TaLox-B3 significantly affect Lox activities and flour color. Further analysis found that the genotype TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a had the highest Lox activity and b*and the lowest a*and Wht value, and TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b had the lowest Lox activity and b*and the highest L*, a*and b*values. 【Conclusion】Among the 6 different combinations of three Lox genes in Henan wheat varieties, the genotype TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a possess the highest Lox activity and the lowest Wht value (P＜0.05), and wheat cultivars with TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b have the lowest Lox activity and the highest Wht value (P＜0.05). Therefore, the genetic control of Lox activities plays a key role in the improvement of wheat quality.