張 麗，張建剛，潘登奎

（山西農(nóng)業(yè)大學文理學院，山西太谷030801）

小麥是最重要的糧食作物之一，占世界人口主要糧食需求的35%以上[1]。高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）類型與小麥加工品質(zhì)密切相關[2-7]。HMW-GS 是由小麥的同源染色體上的3 個復合位點控制的，分別位于染色體1A，1B，1D 長臂的近著絲點處，被命名為Glu-A1，Glu-B1，Glu-D1位點，每個位點由2 個緊密連鎖的基因組成[8]。理論上，普通小麥的每一品種有6 個不同的HMW-GS，但由于某些位點的基因不表達或處于沉默狀態(tài)，多數(shù)小麥品種只有3 ～5 個HMW-GS，其中Glu-A1 位點編碼0～1 個亞基，Glu-B1 位點編碼1～2 個亞基，Glu-D1 位點編碼2 個亞基[9]。

為給小麥品質(zhì)改良提供依據(jù)，本研究從3 個位點都有差異的HMW-GS 基因組合進行雜交配組，收獲籽粒后利用SDS-PAGE 方法對其F2籽粒HMW-GS 進行分析，目的在于了解位點的差異對F2分離規(guī)律的影響是否相同，從而為雜種小麥的加工品質(zhì)預測以及品質(zhì)配組選親提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

母本為安農(nóng)98005，其HMW-GS 組成為Glu-A1c（無顯帶），Glu-B1h（14+15），Glu-D1d（5+10）。父本為運84-20，其HMW-GS 組成為Glu-A1a （1 號帶），Glu-B1c（7+9），Glu-D1a（2+12）。親本及其F2籽粒均由山西省農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所提供。所測材料均采用單粒傳（SSD）育種技術培育。

1.2 方法

本研究按照小麥高分子量谷蛋白亞基的SDS-PAGE 方法[10]進行，采用北京六一儀器廠DYCZ-24D 型8 cm×10 cm 雙垂直電泳槽，樣品梳為10 槽或15 槽。取單顆籽粒，于無胚端切取約10 mg，鉗碎置于1.5 mL 離心管中，加入150 μL提取液，振蕩10 min，靜置過夜。

分析采用垂直板聚丙烯酰胺凝膠電泳，分離膠10% ，濃縮膠3.5% ，電壓為70 V，電泳3～4 h，染色，照相。本系統(tǒng)亞基編號按Payne 等[11]方法進行。

2 結果與分析

共測300 粒F2種子，采用PIP 法判讀HMW-GS 帶型，其中帶型可辨的有291 粒，部分安農(nóng)98005×運84-20 F2籽粒麥谷蛋白SDSPAGE（10%）圖譜如圖1 所示，其余9 粒帶型不能肯定就不進行進一步研究。

2.1 F2 籽粒中出現(xiàn)33 種HMW-GS 帶型組合

由表1 可知，共有33 種不同的HMW-GS 帶型組合，其中回歸母本帶型（N，14+15，5+10）的占3.78%，回歸父本帶型（1，7+9，2+12）的占5.15%，其余91.07%為雙親雜合帶型或缺失帶型。

表1 安農(nóng)98005×運84-20的F2 籽粒的HMW-GS帶型統(tǒng)計

2.2 Glu-A1 位點上HMW-GS 的遺傳表現(xiàn)及特點

在Glu-A1 位點上，母本安農(nóng)98005 基因型為Glu-A1c（不顯帶），父本運84-20 基因型為Glu-A1a，編碼1 號亞基。由表1 還可知，顯1 帶的有213 粒，無1 帶的有78 粒，經(jīng)χ2檢驗，二者分離比符合3∶1。Glu-A1a 與Glu-A1c 為1 對相對基因，由表性比3∶1 可知，其遺傳規(guī)律符合1 對相對基因的分離規(guī)律，即Glu-A1a 與Glu-A1c 的分離比為1∶1。

2.3 Glu-B1 位點上HMW-GS 的遺傳表現(xiàn)及特點

在Glu-B1 位點上，母本安農(nóng)98005 基因型為Glu-B1h，編碼14+15 號亞基；父本運84-20基因型為Glu-B1c，編碼7+9 號亞基。從表1 可以看出，顯7+9 帶的有211 粒，顯14+15 帶的有211 粒，經(jīng)χ2檢驗，二者分離比符合1∶1。另外發(fā)現(xiàn)，在本組合中出現(xiàn)了21 粒只顯7 號帶而無9 號帶亞基的籽粒，占所測籽粒的7.22%，Glu-B1c 的表達空位率為7.22%。同時還出現(xiàn)基因雜合，即14+15，7+9 號亞基同時存在，在本組合中出現(xiàn)了131 粒，占所測籽粒的45.02%。

2.4 Glu-D1 位點上HMW-GS 的遺傳表現(xiàn)及特點

在Glu-D1 位點上，母本安農(nóng)98005 基因型為Glu-D1d，編碼5+10 號亞基，父本運84-20 基因型為Glu-D1a，編碼2+12 號亞基。從表1 可以看出，顯2+12 帶的有115 粒，顯5+10 帶的有151 粒，經(jīng)χ2檢驗二者分離比符合9∶7。但在本組合中出現(xiàn)了25 粒2+10 和5+12 號亞基的籽粒，這種基因重組占所測籽粒的8.59%。

3 討論

在本研究材料中有一部分在Glu-B1 位點上存在基因雜合狀態(tài)，即14+15，7+9 號亞基同時存在，這種現(xiàn)象說明這些位點可能在遺傳上還不穩(wěn)定，存在著潛在的遺傳分化。利用基因雜合可以人工培育出多種優(yōu)質(zhì)高分子量麥谷蛋白組合在一起的材料，這既能為小麥的品質(zhì)改良及育種提供一定理論基礎，同時也可為培育小麥優(yōu)質(zhì)品種增加新的材料。

小麥在遺傳上有它自己的特點和復雜性，很少受環(huán)境因素的影響，每個染色體上2 個連鎖基因重組率非常低，在Glu-D1 上，出現(xiàn)了5+12，2+10 號亞基的重組類型。目前，5+12 被認為是比5+10 更優(yōu)質(zhì)的亞基。而且在本試驗中有三亞基組合的形式出現(xiàn)，即2+5+10，2+5+12 等亞基出現(xiàn)，所以可利用連鎖基因重組和三亞基人工合成來改良小麥品質(zhì)，為培育小麥新品種增加新材料。

還有一部分只顯7 號帶而無其他HMW-GS的籽粒，即應該同時顯現(xiàn)的帶卻未顯現(xiàn)。HMW-GS 表達空位盡管幾率很小、原因不明，但其優(yōu)點也較為明顯，對消除所有的HMW-GS 帶來說可能是非常有用的。

［1］李碩碧，高翔.小麥高分子量谷蛋白亞基與加工品質(zhì)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001.

［2］Payne P I.Genetics of wheat storage protein and the effect of allelic variation in bread making quality [J]. Plant Physiol，1987，38：141-153.

［3］Kanenori Takata，Hiroaki Yamauchi，Zenta Nishio，et al.Effect of high-molecular-weight glutenin subunits with different protein contents on bread-making quality [J]. Food Sci Technol Res，2002，8（2）：178-182.

［4］Takata K，Yamauchi H，Nishio Z，et al. Effect of high molecular weight glutenin subunits on bread-making quality using near-isogenic lines[J].Breed Sci，2000，50：303-308.

［5］張建華，張定一，姬虎太，等.山西不同時期小麥品種的高分子量麥谷蛋白亞基組成分析[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學，2008，36（4）：39-41.

［6］謝颯英，謝三剛，宋昱，等.31 份國外小麥品種的HMW-GS組成分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2010（6）：16-17，21.

［7］張之為，張立平，趙昌平，等.二系雜交小麥HMW-GS 組成與品質(zhì)關系的初步研究 [J]. 華北農(nóng)學報，2009，24（1）：149-153.

［8］Harberd N P，Bartels D，Thompson R D. DNA restriction fragment variation in gene family encoding HMW-GS of wheat[J].Biochem Genet，1986，24：579-596.

［9］Ford J，Nalpiea J M，Halford N G. The nucleotide sequence of a HMW-GS gene located on chromosome 1A of wheat（Triticum aestivum L.）[J].Nucleic AcidsRes，1985，13：6817-6832.

［10］張麗，張建剛，潘登奎，等.小麥高分子量麥谷蛋白亞基的SDS-PAGE 方法[J].生物技術通報，2006（2）：78-80.

［11］Payne P I，Lawrence G J. Catalogue of alleles for the complex gene loci，Glu-A1，Glu-B1 and Glu-D1 which code for high-molecular-wheat subunits of gulutenin in hexaploid wheat [J]. Cereal Research Communications，1983，11（1）：29-35.