楊娜，王衛(wèi)東，席吉龍，王克功

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)研究生院，陜西楊凌712100；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000）

醇溶蛋白電泳技術(shù)在小麥品種聚類分析中的應(yīng)用

楊娜1，王衛(wèi)東2，席吉龍1，王克功3

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)研究生院，陜西楊凌712100；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾041000）

為了揭示小麥品種（系）間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，給小麥品種選育提供理論依據(jù)，以14個(gè)小麥品種（系）為材料，采用酸性聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)對(duì)醇溶蛋白譜帶進(jìn)行分離，并利用NTSYS軟件對(duì)其進(jìn)行聚類分析。結(jié)果表明，14個(gè)小麥品種（系）共獲得遷移率不同的譜帶94條，其中，第7條譜帶出現(xiàn)的頻率最高，為71.43%；供試材料的相似系數(shù)在0.57～0.85，其中，晉麥54和臨旱6號(hào)的相似系數(shù)最高，表明在14個(gè)品種（系）中，這2個(gè)品種的親緣關(guān)系最近。

小麥；醇溶蛋白；凝膠電泳；聚類分析

小麥?zhǔn)俏覈酥潦澜缟献钪饕募Z食作物之一，其種植面積僅次于水稻[1]。過去幾十年，我國小麥育種研究主要強(qiáng)調(diào)了高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)2個(gè)方面[2]，而忽視了品質(zhì)改良，致使我國的品質(zhì)改良工作遠(yuǎn)落后于歐美國家。近年來，隨著人們膳食結(jié)構(gòu)的改善和對(duì)膳食要求的提高，小麥品質(zhì)受到越來越高的重視。在我國北方，人們生活所需的40%以上蛋白質(zhì)由小麥提供，因此，籽粒的蛋白質(zhì)含量和質(zhì)量對(duì)人們的膳食結(jié)構(gòu)有著直接影響[3]。

醇溶蛋白含量在成熟種子總蛋白中約占45%左右，是小麥種子的主要貯藏蛋白之一[4]，小麥面團(tuán)的黏性與其含量和組成有關(guān)[5]。研究表明，醇溶蛋白在不同小麥品種間差別很大，小麥品種間的醇溶蛋白電泳圖譜各不相同，沒有完全相同的醇溶蛋白譜帶組合，這種表現(xiàn)與環(huán)境無關(guān)，完全取決于遺傳，可稱作品種的“指紋”[6]。目前，醇溶蛋白分析已被廣泛應(yīng)用于各方面研究，如品種的鑒定、親緣關(guān)系比較和遺傳多樣性研究等[7-8]。不同醇溶蛋白位點(diǎn)間隨機(jī)組合使其在不同小麥品種間存在著明顯的差異，顯示出品種間高水平的多態(tài)性[9]，因此，利用醇溶蛋白信息進(jìn)行遺傳分析，可顯著提高小麥育種工作成效和內(nèi)在品質(zhì)。

本研究采用酸性聚丙烯酰胺凝膠電泳（APAGE）方法對(duì)14個(gè)小麥品種（系）的醇溶蛋白進(jìn)行分析，以便為后續(xù)小麥育種選擇優(yōu)質(zhì)親本和種質(zhì)資源高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

本研究共選用14份晉南麥區(qū)曾經(jīng)或正在使用的耐旱小麥品種（系）（表1）作為供試材料。

表1 供試材料及其醇溶蛋白帶數(shù)統(tǒng)計(jì)

1.2 方法

1.2.1 麥醇溶蛋白的提取每個(gè)小麥品種（系）取1粒種子，從中間橫切，帶胚的半部分編號(hào)保存，不帶胚的半部分放入1.5 mL的離心管中。每個(gè)離心管加入100 μL提取液，在振蕩器上振蕩，浸提過夜，然后5 500 r/min離心15 min，上清液即為所需醇溶蛋白的提取液。

1.2.2 麥醇溶蛋白電泳

1.2.2.1 溶液配制其主要參考文獻(xiàn)[10]的方法進(jìn)行。

1.2.2.2 加樣和電泳電泳槽內(nèi)外加入適量的電極緩沖液，每個(gè)樣品槽加樣25 μL，在200 V下先進(jìn)行預(yù)電泳，待指示劑前沿處于同一直線時(shí)調(diào)節(jié)電壓至260 V，具體電泳時(shí)間依指示劑的遷移快慢而定。

1.2.2.3 染色與照相電泳結(jié)束后，將膠板取下并用蒸餾水沖洗干凈，浸入染色液中過夜。染色后的膠板用清水沖洗干凈后拍照進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，或保存在7%的冰醋酸中。

1.3 數(shù)據(jù)處理

麥醇溶蛋白譜帶的識(shí)別和比較通過凝膠成像與分析系統(tǒng)進(jìn)行（電泳譜帶按同一遷移率電泳條帶的有無進(jìn)行記錄，同一遷移率下有帶為1，無帶為0），用Nei[11]的方法計(jì)算14個(gè)品種（系）間的遺傳相似系數(shù)（GS，genetic similarity）。利用NTSYS軟件對(duì)譜帶進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 醇溶蛋白譜帶分析

由A-PAGE電泳結(jié)果可以看出，14個(gè)品種（系）的麥醇溶蛋白譜帶表現(xiàn)出明顯的差異性（圖1，2）。14份材料的帶數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示，電泳譜帶如圖1所示，不同譜帶在品種（系）中出現(xiàn)的頻率列于表2。

14個(gè)小麥品種（系）的醇溶蛋白經(jīng)A-PAGE共分離出94條遷移率不同的蛋白條帶，每個(gè)品種都有各自獨(dú)特的醇溶譜帶組合，沒有發(fā)現(xiàn)醇溶蛋白電泳譜帶完全相同的品種（系）。14個(gè)材料的醇溶蛋白譜帶數(shù)都在21～32條，以21～25條居多。其中，以9428和臨旱536這2個(gè)品種的譜帶數(shù)最多，均為32條；而臨旱6號(hào)和超級(jí)矮8號(hào)最少，各21條。從每條譜帶在所有材料中出現(xiàn)的頻率來看，總的變異范圍為7.14%～71.43%，其中，編號(hào)為7，12，16的蛋白條帶在檢測品種中出現(xiàn)的頻率較高，分別為71.43%，64.29%，64.29%，說明其多態(tài)性較低。此外，不同品種（系）間相同遷移率譜帶的著色深淺有一定差別，說明其表達(dá)強(qiáng)度在品種（系）間有所不同。

2.2 遺傳相似性分析

14個(gè)供試材料的遺傳相似系數(shù)（GS）變化范圍在0.57～0.85，所有數(shù)值中沒有任意2個(gè)品種（系）間遺傳相似系數(shù)為1，說明14份材料間的遺傳多樣性較高。晉麥54和臨旱6號(hào)的相似系數(shù)最高，為0.85，說明其親緣關(guān)系較近。

表2 各個(gè)譜帶在供試材料中出現(xiàn)的頻率

2.3 聚類分析

本研究使用NTSYS軟件以品種間醇溶蛋白譜帶的相似系數(shù)作為遺傳距離，對(duì)14個(gè)品種（系）進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖3所示。14份材料在相似系數(shù)為0.64時(shí)聚為四大類，相似系數(shù)為0.57時(shí)聚為一類。第1類僅1個(gè)品種9428。第2類包含5個(gè)品種，它們又被劃分為2個(gè)亞類：第1亞類包含369、晉麥70、臨旱536和晉麥47等4個(gè)品種（系），有4條共同的譜帶，進(jìn)一步又可將這4個(gè)品種（系）分為兩類，一類含有晉麥70和晉麥47，另一類則包含369和臨旱536，通過相似系數(shù)的比較可知，晉麥70和晉麥47的親緣關(guān)系比369和臨旱536的更近；第2亞類僅含一個(gè)材料晉太65。第3類共有6個(gè)品種（系），它們又可分為2個(gè)亞類：第1亞類包括煙農(nóng)19、晉麥54、臨旱6號(hào)、超級(jí)矮8號(hào)這4個(gè)小麥材料，第2亞類包括晉麥57、冀麥21。第4類共有2個(gè)品種，為中優(yōu)9507和晉太170。

3 討論

醇溶蛋白電泳技術(shù)具有操作方便、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，目前已被《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》采用[12]，同時(shí)也適用于種子純度的鑒定[13]和優(yōu)勢(shì)親本的選擇。

從遺傳關(guān)系上講，同組內(nèi)品種間的遺傳距離較小，不同組的品種間遺傳距離較大[14]，這對(duì)于雜交育種和選擇優(yōu)勢(shì)親本具有重要意義。本研究通過對(duì)14份小麥材料的醇溶蛋白譜帶進(jìn)行分析，共檢測出94條遷移率不同的譜帶，顯示出小麥品種（系）在醇溶蛋白基因位點(diǎn)上表達(dá)的差異性。聚類分析可將品種（系）進(jìn)行分類，在相似系數(shù)為0.57時(shí)全部聚為一類，相似系數(shù)為0.64時(shí)可聚為四大類，直觀地反映出14個(gè)小麥品種親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。以上數(shù)據(jù)為利用這些小麥品種（系）進(jìn)行品質(zhì)育種和親本選擇提供了理論依據(jù)。牛吉山等[15]研究認(rèn)為，小麥醇溶蛋白在一定程度上能反映種質(zhì)間的親緣關(guān)系，但由于醇溶蛋白能反映的基因位點(diǎn)的差異較少，只有第1，6部分同源群染色體上的少數(shù)幾個(gè)位點(diǎn)[16]，其結(jié)果不能準(zhǔn)確反映對(duì)整個(gè)基因組的多態(tài)性[17]，麥谷蛋白的組成和含量對(duì)小麥的品質(zhì)也有重要影響。因此，在實(shí)際育種工作中，應(yīng)將麥醇溶蛋白和麥谷蛋白的數(shù)據(jù)結(jié)合[18-19]，加強(qiáng)醇溶蛋白與麥谷蛋白亞基對(duì)品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析[20]，同時(shí)參考其農(nóng)藝性狀的差別，才能更好地服務(wù)于育種工程。

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Application of Gliadin Electrophoregrams in Cluster Analysis of Wheat Varieties

YANGNa1，WANGWei-dong2，XI Ji-long1，WANGKe-gong3
（1.Institute ofCotton，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Yuncheng044000，China；2.College ofGraduate，North West Agriculture and ForestryUniversity，Yangling712100，China；3.Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China）

This studyused 14 kinds ofwheat as materials toresearch the gliadin on the basis oftechnique ofthe polyacrylamide gel electrophoresis and cluster analysis and classifies 14 wheat successfully.The results showed that 14 kinds of wheat had 94 gliadin bands with different relative mobility by electrophoresis.Band No.7 had the highest present frequencies of 71.43%.The similarity coefficient of the tested materials was ranging from 0.57 to 0.85.The highest similarity coefficient was Jinmai 54 and Linhan 6,which showed that two varieties were the closest relative in these 14 varieties.

wheat;gliadin;gel electrophoresis;cluster analysis

S512.1

A

1002-2481（2016）04-0436-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.03

2015-11-30

國家科技支撐計(jì)劃課題（2015BAD22B03）

楊娜（1988-），女，山西萬榮人，研究實(shí)習(xí)員，主要從事作物抗逆栽培技術(shù)研究工作。