普通小麥—簇毛麥T6VS·6AL易位染色體的品質(zhì)效應(yīng)分析

裴自友 溫輝芹 程天靈 李雪 張立生 朱玫

摘要 [目的]了解小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位染色體對(duì)衍生高代品系的品質(zhì)效應(yīng)，為山西中部麥區(qū)培育含抗白粉病基因Pm21的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)小麥新品種提供科學(xué)依據(jù)。[方法]采用MPA傅里葉變換近紅外光譜儀分析了70個(gè)含純合6VS·6AL易位染色體的小麥高代品系及8個(gè)相應(yīng)親本的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值。[結(jié)果]絕大多數(shù)高代品系的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值低于雙親，說明T6VS·6AL易位染色體對(duì)上述3個(gè)品質(zhì)性狀有一定的負(fù)向效應(yīng)。參試T6VS·6AL高代品系的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值在不同組合間表現(xiàn)趨勢(shì)不一致，而且同一組合的不同品系之間存在著顯著差別。[結(jié)論]在組合配置時(shí)要考慮親本的影響，同時(shí)注重對(duì)品質(zhì)性狀的早代選擇。

關(guān)鍵詞 小麥；T6VS·6AL 易位染色體；近紅外光譜技術(shù)；品質(zhì)

中圖分類號(hào) S512.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2018）16-0041-03

Key words [Objective]In order to understand the effects of the wheatHaynaldia villosa T6VS·6AL translocation chromosome on quality characters of wheat， and to provide scientific basis for breeding highquality and highyield wheat varieties with powdery mildew resistance gene Pm21 in central Shanxi Province. [Method]Seventy wheat advanced lines carrying T6VS·6AL chromosome and eight corresponding parents were analyzed for quality characters including protein content， wet gluten content and sedimentation value by MPA Fourier transform near infrared spectrometer. [Result]Grain protein content， wet gluten content and sedimentation value of most advanced lines were lower than those of parents， indicating that T6VS·6AL translocation chromosome had some negative effect on the above three quality traits. The protein content， high generation strains of wet gluten content and sedimentation value of advanced lines showed inconsistent trend in different crosses， and significant difference occurred for three quality traits among strains of the same cross. [Conclusion] During parent selection and early generation selection of quality traits， we should be pay attention to wheat powdery mildew resistant breeding.

Key words Wheat； T6VS·6AL translocation chromosome；Near infrared spectroscopy；Quality

小麥?zhǔn)巧轿魇∽钪饕目诩Z作物，全省常年播種面積約66.7萬hm2。近年來，由于肥水條件改善、種植密度增大、病原小種變異和品種感病等原因，小麥白粉病為害呈現(xiàn)加重趨勢(shì)，2011—2017年年均發(fā)生19.8萬hm2，約占全省小麥播種面積的30.0%，小麥白粉病已成為嚴(yán)重影響山西省小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要病害之一[1]。研究表明，當(dāng)前山西省小麥品種和育種材料絕大多數(shù)不抗小麥白粉病[2]，因此育種中迫切需要引進(jìn)有效抗病基因。目前，小麥中已經(jīng)定位了60 多個(gè)抗白粉病基因， 分布于54位點(diǎn)上（Pm1-Pm58）[3]， 其中，Pm1、Pm3、Pm4 和Pm5 位點(diǎn)上具有多個(gè)等位基因。由于病原菌毒力結(jié)構(gòu)的變化，上述抗白粉病基因大部分不具有或已喪失對(duì)中國(guó)小麥白粉病菌抗性或由于載體親本等原因不具有育種價(jià)值。Pm12、Pm13、Pm16、Pm21、Pm35和Pm2 + MLD對(duì)病菌群體的毒性頻率均小于30%，可在抗病育種或生產(chǎn)上利用[4]。其中來源于小麥-簇毛麥T6VS·6AL染色體易位的抗白粉病基因Pm21 是目前抗性最強(qiáng)和抗譜最廣的抗白粉病基因，國(guó)內(nèi)育種單位利用攜帶抗白粉病基因Pm21的種質(zhì)為親本，已育成南農(nóng)9918、揚(yáng)麥18、石麥14、金禾9123、內(nèi)麥8號(hào)-內(nèi)麥11號(hào)等多個(gè)抗白粉病小麥新品種[5-7]。

小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位系帶有位于6V短臂上的Pm21基因[8]，研究發(fā)現(xiàn)T6VS·6AL易位染色體導(dǎo)入小麥背景后對(duì)株高、穗長(zhǎng)和千粒重表現(xiàn)出一定的正向效應(yīng)，對(duì)小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重和產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀沒有顯著影響[9]。在品質(zhì)方面，T6VS·6AL易位染色體對(duì)籽粒高分子量谷蛋白亞基HMW-GS和麥谷蛋白大聚合體GMP含量與積累量無顯著作用[10]，對(duì)籽粒容重和出粉率有一定的負(fù)向效應(yīng)，對(duì)和面特性不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，品質(zhì)性狀在不同組合中，易位系后代的品質(zhì)表現(xiàn)有所不同[11]，T6VS·6AL易位染色體對(duì)小麥面粉吸水率、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和最大抗延阻力均具有顯著的正向效應(yīng)， 對(duì)峰值黏度和弱化度對(duì)峰值黏度和弱化度均具有負(fù)向效應(yīng)，對(duì)蛋白質(zhì)含量、干面筋、濕面筋、出粉率、形成時(shí)間、拉伸面積和延伸度等性狀無顯著影響[12]。也有研究認(rèn)為T6VS·6AL易位染色體對(duì)蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、SDS 沉淀值、面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間等均沒有顯著影響[13]。

鑒于此，筆者利用近紅外漫反射光譜法分析了育成含純合T6VS·6AL易位染色體的高代品系及其親本的3種主要品質(zhì)參數(shù)，旨在了解小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位染色體對(duì)衍生高代品系的品質(zhì)效應(yīng)，為山西麥區(qū)培育含Pm21基因的抗病、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)小麥新品種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2015—2016年度在山西省晉中市榆次東陽鎮(zhèn)山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院基地進(jìn)行，前茬為小麥，土壤為黏土，肥力中等。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料共78份，包括晉麥66、京411、長(zhǎng)4738、太5902和汾4439等5份山西省中部地區(qū)主栽小麥品種，P123、P125和P797等3份含純合小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位染色體的抗白粉病親本，以上2部分材料為親本育成的70份含純合小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位染色體的高代品系，均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所優(yōu)質(zhì)小麥課題組提供。

1.3 試驗(yàn)方法

播種日期為2015年9月23日。試驗(yàn)采用順序排列，1次重復(fù)，2行區(qū)，行長(zhǎng)3.00 m，行距0.28 m，每行播量為400粒，人工開溝、播種，田間管理同常規(guī)。小麥成熟后及時(shí)收獲脫粒并曬干、保存。

1.4 品質(zhì)分析

采用德國(guó)Bruke 公司生產(chǎn)的MPA傅里葉變換近紅外光譜儀測(cè)定蛋白質(zhì)含量（干基）、濕面筋含量和沉降值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用DPS 9.50和Excel 2007進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋白質(zhì)含量分析

8個(gè)親本和70份小麥高代品系的蛋白質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果分列于表1、2。結(jié)果表明，親本的蛋白質(zhì)含量均達(dá)到中強(qiáng)筋以上標(biāo)準(zhǔn)，各組合T6VS·6A高代品系的平均蛋白質(zhì)含量均低于對(duì)應(yīng)雙親的均值。P123/太5902、P123/太5902//太5902 和P125/長(zhǎng)4738//長(zhǎng)4738共3個(gè)組合的各高代品系蛋白質(zhì)含量均低于雙親，但與相應(yīng)親本均值的相差都較小，差值的變異范圍為-1.6～-0.2。京411/P797組合中1個(gè)品系蛋白質(zhì)含量低于雙親，其余2個(gè)品系高于母本（其中1個(gè)與父本相同）。P123/汾4439組合品系蛋白質(zhì)含量均值低于雙親均值，4個(gè)品系中有1個(gè)品系蛋白質(zhì)含量高于雙親，占25.0%；2個(gè)低于雙親，占50.0%；1個(gè)和父本相同，占25.0%。晉麥66/P125組合品系蛋白質(zhì)含量平均值為13.4%，低于雙親，變異系數(shù)為4.17%；其中有3個(gè)品系高于雙親，占5.5%；1個(gè)和母本晉麥66相同，其余51個(gè)品系低于雙親，占92.7%。

2.2 濕面筋含量分析

親本和各T6VS·6AL高代品系的濕面筋含量均達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)（見表1、2）。P123/太5902 和P125/長(zhǎng)4738//長(zhǎng)4738組合高代品系的濕面筋含量均低于雙親，P123/太5902//太5902組合2個(gè)品系濕面筋含量平均值低于雙親均值（其中1個(gè)品系低于雙親，1個(gè)品系高于回交親本太5902）。P123/汾4439組合品系濕面筋含量平均值低于雙親均值，其中2個(gè)品系的濕面筋含量高于雙親，2個(gè)高于母本P123，低于父本汾4439。京411/P797組合品系的濕面筋含量平均值高于雙親均值，3個(gè)品系濕面筋含量均高于母本京411，其中1個(gè)品系與父本相同，2品系低于父本。晉麥66/P125組合T6VS·6AL高代品系濕面筋含量平均值低于雙親均值，變異系數(shù)為6.23%，有2個(gè)品系高于雙親，占3.6%；7個(gè)品系高于父本（低親），占12.7%；48個(gè)品系低于雙親，占87.3%。

2.3 沉降值分析

由表1、2可知， P123/太5902、P123/太5902//太5902、P123/汾4439和P125/長(zhǎng)4738//長(zhǎng)4738共4個(gè)組合各高代品系沉降值均低于雙親。京411/P797組合3個(gè)品系中有2個(gè)品系沉降值低于雙親，1個(gè)品系高于雙親，各66.7%和占33.3%。晉麥66/P125組合55個(gè)品系沉降值平均值低于雙親均值，變異系數(shù)為10.5%；有2個(gè)品系高于雙親，占3.6%；3個(gè)品系高于母本（低親），占5.5%；1個(gè)品系與母本值相同，占1.8%；其余51個(gè)品系低于雙親，占92.7%。

3 結(jié)論與討論

近紅外光譜分析具有操作簡(jiǎn)便、非破壞性測(cè)定、速度快、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物品質(zhì)分析檢測(cè)中[14-15]。該研究利用近紅外漫反射光譜法分析了含純合6VS·6AL易位染色體的小麥高代品系及其親本的3種主要品質(zhì)參數(shù)。從試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果可以看出，絕大多數(shù)高代品系籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值均低于雙親，說明T6VS·6AL易位染色體對(duì)上述3個(gè)品質(zhì)性狀有一定的負(fù)向效應(yīng)，這與王從磊等[12]和別同德等[13]結(jié)果不同，推測(cè)可能是所用材料及其數(shù)量和試驗(yàn)條件等的差異所致。該研究中高代品系的濕面筋含量均符合達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，而蛋白質(zhì)含量則部分品系不達(dá)強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，因此在培育強(qiáng)筋小麥中要盡量選用蛋白質(zhì)含量高的親本材料，以提高后代達(dá)標(biāo)的比例。與對(duì)應(yīng)親本相比，參試T6VS·6AL高代品系的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值在不同組合間表現(xiàn)趨勢(shì)不一致，而且同一組合的不同品系之間存在著顯著差別，這與李桂萍等[11]的結(jié)果一致。因此，在組合配置時(shí)要考慮父母本的影響，同時(shí)注重強(qiáng)化雜種后代品質(zhì)性狀的選擇。研究表明，山西省小麥蛋白質(zhì)含量普遍較高，但面筋強(qiáng)度較弱[16]。沉降值與和面時(shí)間和加工品質(zhì)關(guān)系密切，能確切地反映小麥的品質(zhì)水平，而且沉降值的狹義遺傳力較高[17]，可通過對(duì)沉降值的早期世代選擇，獲得品質(zhì)性狀達(dá)到或超過農(nóng)藝親本的品系。

利用抗病基因培育抗病品種是控制小麥白粉病最經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)境友好的辦法。目前，Pm21基因在我國(guó)小麥抗白粉病育種中已得到廣泛利用，可以預(yù)見T6VS·6AL及其衍生品種將在我國(guó)小麥抗病育種和生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。迄今山西省還沒有育成含Pm21基因的小麥品種，急需加速育種進(jìn)程，同時(shí)在育種中要注意多種抗白粉病基因的聚合，培育具有持久抗性的小麥品種。

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