內(nèi)麥品種高分子量谷蛋白亞基組成及品質(zhì)分析

王相權(quán) 陳興虎 黃輝躍 汪仁全 楊杰智 關(guān)淑仙 王仕林 榮飛雪 王用軍 周海燕 李明 陳新媛

摘要：內(nèi)麥品種是西南麥區(qū)中筋小麥代表品種之一，在四川及周邊省份種植面積累計(jì)達(dá)330萬(wàn)hm2以上。利用SDS-PAGE電泳技術(shù)對(duì)內(nèi)麥品種進(jìn)行高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）組成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)麥品種中與小麥加工品質(zhì)呈正相關(guān)的5+10優(yōu)質(zhì)亞基出現(xiàn)頻率達(dá)85.7%，面包評(píng)分達(dá)7分。經(jīng)測(cè)定內(nèi)麥品種面條評(píng)分高于同期主栽品種。選育含5+10優(yōu)質(zhì)亞基的小麥品種不僅能滿足西南地區(qū)對(duì)中筋面條小麥的市場(chǎng)需求，同時(shí)也為提升中國(guó)小麥品質(zhì)作出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)麥品種;HMW-GS;5+10亞基;面粉品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S512.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）18-0139-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.18.028

Composition and quality analysis of high molecular weight

glutenin subunits in Neimai variety

WANG Xiang-quan1， CHEN Xing-hu2， HUANG Hui-yue1， WANG Ren-quan1， YANG Jie-zhi1， GUAN Shu-xian1，WANG Shi-lin1， RONG Fei-xue1， WANG Yong-jun1， ZHOU Hai-yan1，LI Ming1， CHEN Xin-yuan1

（1.Neijiang Academy of Agricultural Sciences in Sichuan Province，Neijiang? 641000， Sichuan， China;

2.Shanghai Tianxiang Quality Technical Service Co.， LTD.， Shanghai? 200120， China）

Abstract： Neimai series is one of the representative varieties of middle gluten wheat in the southwest wheat region， with a total planting area of over 3.3 million hm2 in Sichuan and surrounding provinces. The composition of high molecular weight glutenin subunit （HMW-GS） in Neimai varieties was analyzed by SDS-PAGE electrophoresis. It was found that the 5+10 high quality subunit in Neimai varieties was positively correlated with the processing quality of wheat with a frequency of 85.7% and a bread score of 7 points. The noodle score of Neimai varieties was higher than that of main varieties. The breeding of wheat varieties containing 5+10 high quality subunits can not only meet the market demand of middle gluten noodle wheat in southwest China， but also contribute to the improvement of wheat quality in China.

Key words： Neimai variety; HMW-GS; 5+10 subunit; flour quality

小麥（Triticum aestivum L.）作為基本口糧之一，是中國(guó)第三大糧食作物。而中國(guó)小麥品質(zhì)研究起步較晚，品質(zhì)相對(duì)較差，難以滿足人民對(duì)美好生活的追求。20世紀(jì)80年代末，莊巧生院士提出以發(fā)展面包和餅干糕點(diǎn)麥帶動(dòng)面條和饅頭用小麥的品質(zhì)改良策略[1]。改良面筋質(zhì)量已成為中國(guó)小麥品質(zhì)育種的重要目標(biāo)之一，面筋主要由谷蛋白和醇溶蛋白組成，谷蛋白主要影響面筋強(qiáng)度，醇溶蛋白則主要影響延展性[2]。小麥高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）是谷蛋白的重要組成部分，雖僅占貯藏蛋白質(zhì)含量的10%，但其組成對(duì)面團(tuán)形成時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、沉淀值和面包烘烤品質(zhì)影響很大，是面包加工品質(zhì)的主要決定因素[3]。研究發(fā)現(xiàn)，小麥品質(zhì)變異的30%～79%歸因于HMW-GS等位基因的變化[4]，因此研究HMW-GS類型及組成對(duì)研究小麥加工品質(zhì)至關(guān)重要。研究表明，小麥 HMW-GS 基因定位于第一同源群染色體長(zhǎng)臂的Glu-1復(fù)合位點(diǎn)，對(duì)應(yīng)1A、1B和1D的位點(diǎn)分別為Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1，每個(gè)位點(diǎn)包含兩個(gè)緊密連鎖的基因，分別編碼分子量較大的 x型和較小的 y型亞基。由于基因表達(dá)沉默效應(yīng)Glu-1通常表達(dá)3-5個(gè)。其中，Glu-A1通常表達(dá)0或1個(gè)，1Ay通常沉默;Glu-B1通常表達(dá)1-2個(gè)，1By有時(shí)沉默;Glu-D1通常表達(dá)2個(gè)，1Dx和1Dy通常都表達(dá)[5]。Glu-A1編碼null、1和2*，Glu-B1編碼6+8、7+8、7+9、13+16、14+15、17+18和20等亞基，Glu-D1編碼2+12、5+10等[6]。5+10亞基可以增加面條的適口性，使其有咬勁富有彈性、不黏牙，進(jìn)而提高面條的品質(zhì)，是制作優(yōu)質(zhì)面條的優(yōu)質(zhì)亞基[7]。

內(nèi)麥系列品種是由四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的小麥品種，自2003年審定內(nèi)麥8號(hào)小麥品種以來(lái)，截至2016年已累計(jì)審定7個(gè)小麥品種，包括內(nèi)麥8號(hào)、內(nèi)麥9號(hào)（國(guó)審）、內(nèi)麥10號(hào)、內(nèi)麥11、內(nèi)麥836（國(guó)審）、內(nèi)麥316、內(nèi)麥366等。內(nèi)麥品種具有粒大、飽滿、出粉率高等特點(diǎn);適合于加工面條，在四川省乃至西南麥區(qū)占據(jù)一席之地，成為西南冬麥區(qū)第六次品種更換的主要品種。2003—2016年內(nèi)麥品種在西南麥區(qū)累計(jì)推廣面積達(dá)330萬(wàn)hm2，產(chǎn)量達(dá)160億kg，并于2006年、2017年2次獲得四川省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。研究?jī)?nèi)麥品種品質(zhì)變化規(guī)律，對(duì)正確把握市場(chǎng)需求，合理制定小麥育種方向及推廣力度具有重要參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料內(nèi)麥8號(hào)、內(nèi)麥9號(hào)、內(nèi)麥10號(hào)、內(nèi)麥11、內(nèi)麥836、內(nèi)麥316、內(nèi)麥366等7個(gè)材料由四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供;對(duì)照材料中國(guó)春、川育12由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法及參考標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 種子谷蛋白提取及SDS-PAGE電泳分析 種子谷蛋白提取及SDS-PAGE電泳分析參照顏澤洪[8]的方法：將種子磨碎，以每4 mg樣品加入100 μL蛋白提取液于室溫下提取2 h后，沸水中煮2 min，8 000 r/min離心5 min，取上清7 μL加樣。以含5+10和2+12亞基的小麥標(biāo)準(zhǔn)品種作對(duì)照，恒流20 mA電泳，待指示劑走出分離膠30 min后，取下膠染色過(guò)夜，脫色液脫色至凝膠背景清晰后，保存于固定液中。

1.2.2 HMW-GS命名及品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) Payne等[9]針對(duì)SDS-PAGE方法所得到的HMW-GS圖譜，設(shè)計(jì)了一種亞基“數(shù)字命名”系統(tǒng)。該系統(tǒng)命名的原則是：按遷移率的大小，對(duì)SDS-PAGE圖譜中的HMW-GS譜帶，用阿拉伯?dāng)?shù)字進(jìn)行編號(hào)，遷移率最小的譜帶編號(hào)為1，其余譜帶的編號(hào)隨遷移率增大而依次增大，按發(fā)現(xiàn)的先后順序用新的數(shù)字命名，每個(gè)數(shù)字固定表示一個(gè)譜帶，不能重復(fù)。本研究中的HMW-GS命名均采用Payne的命名法。

Payne等[10]根據(jù)遺傳分析得到的單個(gè)HMW-GS和制粉品質(zhì)（以SDS沉降值為指標(biāo)）關(guān)系的研究結(jié)果，對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的每個(gè)亞基做了Glu-1品質(zhì)評(píng)分，建立了Glu-1評(píng)分體系，基本上可以解釋HMW-GS等位基因?qū)ζ焚|(zhì)的效應(yīng)（表1）。一般認(rèn)為5+10得4分，1、2*、7+8、17+18得3分;7+9、2+12、3+12得2分;N、7、6+8、4+12得1分;Glu-1總得分為3～10分，其中最差HWM-GS組成為3分，最優(yōu)HWM-GS組成為10分。

1.2.3 優(yōu)質(zhì)專用小麥品種審定標(biāo)準(zhǔn) 參照國(guó)標(biāo)GB/T 17320—2013小麥品質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)，可分為強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋、中筋和弱筋小麥四類。強(qiáng)筋小麥粉筋力強(qiáng)，適于制作面包或配麥;中強(qiáng)筋小麥粉筋力較強(qiáng)，適于制作方便面、餃子、饅頭、面條等食品;中筋小麥粉筋力適中，適用于制作面條、餃子、饅頭等食品;弱筋小麥粉筋力較弱，適用于制作饅頭、蛋糕、餅干等食品。四川省麥類品種審定委員會(huì)根據(jù)品質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17320—2013，結(jié)合四川省小麥生產(chǎn)實(shí)際，制定了四川省小麥區(qū)域試驗(yàn)優(yōu)質(zhì)專用小麥品種審定標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 HMW-GS組合類型及品質(zhì)評(píng)分

根據(jù)內(nèi)麥品種高分子量谷蛋白亞基SDS-PAGE電泳圖像（圖1）可知，7個(gè)參試小麥品種僅檢測(cè)到2種高分子量谷蛋白亞基組合類型。除內(nèi)麥316亞基組合為1、7+9、2+12;其余6份材料均為Null、7+9、5+10。

由表3可以看出，7個(gè)內(nèi)麥品種均為7分，7個(gè)品種均含有7+9亞基，出現(xiàn)頻率為100%;5+10優(yōu)質(zhì)亞基出現(xiàn)頻率達(dá)85.7%;1、2+12亞基僅在內(nèi)麥316中出現(xiàn)，頻率為14.3%。

2.2 內(nèi)麥品種品質(zhì)分析

根據(jù)四川省小麥區(qū)域試驗(yàn)優(yōu)質(zhì)專用小麥品種審定標(biāo)準(zhǔn)，7個(gè)內(nèi)麥品種經(jīng)檢測(cè)（表4）表明，內(nèi)麥8號(hào)、內(nèi)麥9號(hào)、內(nèi)麥10號(hào)、內(nèi)麥11、內(nèi)麥836等5個(gè)品種，在子粒粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間等品質(zhì)指標(biāo)方面，均達(dá)到四川省優(yōu)質(zhì)中筋專用小麥品種標(biāo)準(zhǔn)，屬中筋小麥品種;而內(nèi)麥316達(dá)強(qiáng)筋小麥品種標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)麥366接近弱筋小麥品種標(biāo)準(zhǔn)（容重不達(dá)弱筋標(biāo)準(zhǔn)）。

3 小結(jié)與討論

從2003年到2016年短短14年間，內(nèi)麥品種在西南麥區(qū)推廣面積能達(dá)330萬(wàn)hm2，其主要原因有兩方面：一方面是四川省乃至西南地區(qū)居民喜食面條，面條小麥需求旺盛;另一方面內(nèi)麥品種大多含有5+10亞基，出現(xiàn)頻率高達(dá)85.7%，高于四川省審定品種5+10優(yōu)質(zhì)亞基的頻率（48.0%）[11]。李碩碧等[12]研究發(fā)現(xiàn)5+10亞基是改善面條品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)亞基，趙京嵐等[13]指出5+10亞基是適合制作優(yōu)質(zhì)面條的亞基。根據(jù)《2013年中國(guó)小麥質(zhì)量報(bào)告》顯示，內(nèi)麥11、內(nèi)麥836加工的面條評(píng)分分別為80分和82分，而同期四川省主栽品種川麥104、川麥42、綿麥367加工的面條評(píng)分為78分、79分、76分。因此，內(nèi)麥品種在中筋面條小麥加工方面較具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，較受加工企業(yè)和種植戶喜歡。5個(gè)中筋小麥品種推廣面積達(dá)320萬(wàn)hm2，而內(nèi)麥316（強(qiáng)筋）和內(nèi)麥366（接近弱筋）兩個(gè)品種推廣面積約10萬(wàn)hm2。

5+10亞基的出現(xiàn)頻率很低是中國(guó)小麥品質(zhì)差的主要原因[14]，因此導(dǎo)入5+10優(yōu)質(zhì)亞基具有更好的面筋指數(shù)、較好的理化品質(zhì)和較低的灰分含量，能明顯改善小麥的品質(zhì)[15，16]，尤其在四川省及西南麥區(qū)有目的導(dǎo)入5+10優(yōu)質(zhì)亞基，發(fā)展中筋小麥品種不僅具有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也為提高中國(guó)小麥品質(zhì)作出貢獻(xiàn)。

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