王曉民，王 咪，武林琳，任文斌，謝三剛,楊 芬，許 琦

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 棉花研究所，山西 運(yùn)城 044000)

種質(zhì)資源是品種改良的關(guān)鍵基礎(chǔ)，其包括廣泛推廣的品種和有優(yōu)異特性的材料，突破型小麥品種的育成與關(guān)鍵種質(zhì)的利用密切相關(guān)[1]。目前，關(guān)于小麥種質(zhì)資源品質(zhì)指標(biāo)的研究較多，且大量研究表明，小麥蛋白質(zhì)含量和質(zhì)量影響小麥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與加工品質(zhì)[2-4]。關(guān)于小麥蛋白質(zhì)的研究主要集中在麥谷蛋白中的高分子量谷蛋白亞基(HMW-GS)和低分子量谷蛋白亞基(LMW-GS)的組成及其對(duì)小麥品質(zhì)的影響方面[5-6]。現(xiàn)有的研究表明，HMW-GS數(shù)量與種類同小麥品種的加工品質(zhì)密切相關(guān)[7-8]。張延濱等[9]、Lukow等[10]研究認(rèn)為， Glu-A1位點(diǎn)的1、2*亞基，Glu-B1位點(diǎn)上的7+8、13+16、14+15、17+18亞基，Glu-D1位點(diǎn)的5+10亞基都能提高小麥的烘烤品質(zhì)，被稱為優(yōu)質(zhì)亞基。對(duì)20世紀(jì)90年代初主栽品種HMW-GS組成進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)亞基頻率低是導(dǎo)致中國小麥面筋強(qiáng)度弱的主要因素。因此，近十幾年來，育種工作者加強(qiáng)對(duì)小麥優(yōu)質(zhì)亞基的選擇強(qiáng)度，相對(duì)于20世紀(jì)90年代，中國小麥品種優(yōu)質(zhì)亞基的頻率顯著提高，其品質(zhì)也得到相應(yīng)提高[11]。但在旱地小麥育種中，由于著重于小麥的耐旱性和高產(chǎn)性，對(duì)旱地小麥的優(yōu)質(zhì)性重視不夠。

運(yùn)旱系列小麥品種是山西省南部地區(qū)旱地小麥的主推品種[12-15]，晉麥47自1997年以來一直是黃淮海麥區(qū)旱地區(qū)試對(duì)照品種，但品質(zhì)性狀較差。近年來，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所旱地課題組以晉麥47、晉麥54、晉麥57等抗旱優(yōu)良種質(zhì)為母本，與國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)種質(zhì)材料進(jìn)行常規(guī)多模式聚合雜交，對(duì)小麥優(yōu)良品質(zhì)性狀進(jìn)行選擇，選育了一批旱地小麥新品種[16-18]。為了探討運(yùn)旱系列小麥新品種的品質(zhì)性狀，研究了運(yùn)旱系列小麥新品種HMW-GS組成，通過對(duì)其品質(zhì)性狀的測(cè)試了解當(dāng)前山西南部旱地小麥的品質(zhì)研究狀況，并對(duì)后期的小麥品質(zhì)改良提供理論依據(jù)和參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試13個(gè)小麥品種為晉麥47、晉麥54、晉麥57、運(yùn)旱21-30、運(yùn)旱22-33、運(yùn)旱23-35、運(yùn)旱20410、運(yùn)旱719、運(yùn)旱618、運(yùn)旱805、運(yùn)旱102、運(yùn)旱115、運(yùn)旱137，均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所提供。對(duì)照品種為中國春(Null、7+8、2+12)，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 HMW-GS的提取及品質(zhì)評(píng)分 小麥籽粒HMW-GS的提取和SDS-PAGE電泳分析參照劉廣田等[19]、魏樂等[20]的方法。HMW-GS的命名和品質(zhì)評(píng)分參照Payne等[21]的系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)(表1)進(jìn)行。

表1 HMW-GS的品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2 品質(zhì)分析 利用DA7200 近紅外成分分析儀(內(nèi)置小麥標(biāo)準(zhǔn)曲線) 測(cè)定小麥籽粒主要品質(zhì)指標(biāo)，主要包括蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、容重、沉降值、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間與面團(tuán)形成時(shí)間。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 運(yùn)旱系列小麥品種HMW-GS的組成分析

由表2和圖1可知，在供試的13個(gè)小麥品種中，共檢測(cè)出7種HMW-GS，其中，Glu-A1位點(diǎn)上有Null、1和2*共3種；Glu-B1位點(diǎn)上有7+8、7+9共2種，在該位點(diǎn)沒有檢測(cè)到17+18亞基；Glu-D1位點(diǎn)上有2+12、5+10共2種，主要攜帶優(yōu)質(zhì)亞基5+10。共有6種亞基組合，其中，Null、7+8和5+10亞基組合共有5個(gè)品種，占38.46%；Null、7+9和5+10亞基組合共有3個(gè)品種，占23.08%；N、7+9和2+12亞基組合共有2個(gè)品種，占15.38%；1、7+8和5+10亞基組合有1個(gè)品種，占7.69%；2*、7+9和5+10亞基組合有1個(gè)品種，占7.69%；N、7+8和2+12亞基組合有1個(gè)品種，占7.69%。在品質(zhì)得分中，運(yùn)旱618最高，為10分；運(yùn)旱115次之，為9分；晉麥47、晉麥54、運(yùn)旱22-33等5個(gè)品種也較高，均為8分。

表2 運(yùn)旱系列小麥品種HMW-GS的組成分析

CS:中國春; 1:晉麥47; 2:晉麥54; 3:晉麥57; 4:運(yùn)旱21-30;5:運(yùn)旱22-33; 6:運(yùn)旱23-35; 7:運(yùn)旱20410;8:運(yùn)旱719; 9:運(yùn)旱618; 10:運(yùn)旱805; 11:運(yùn)旱102; 12:運(yùn)旱115; 13:運(yùn)旱137圖1 運(yùn)旱系列小麥品種HMW-GS電泳結(jié)果

2.2 運(yùn)旱系列小麥品種HMW-GS等位變異及頻率

由表3可知，13個(gè)小麥品種中亞基類型比較單一，只有7種亞基。其中，Clu-A位點(diǎn)上的Null占84.62%，為主要亞基類型，1和2*各占7.69%；Glu-B1位點(diǎn)上的7+8和7+9所占比例基本相當(dāng)；Glu-D1位點(diǎn)上的5+10占76.92%，2+12占23.08%。說明在供試品種中，N、7+8、7+9和5+10為對(duì)應(yīng)位點(diǎn)上的主要亞基類型。

表3 運(yùn)旱系列小麥品種HMW-GS等位變異及頻率

2.3 運(yùn)旱系列小麥品種的品質(zhì)分析

由表4可知，13個(gè)小麥品種中，蛋白質(zhì)含量除運(yùn)旱719較低(11.60%)外，其他品種蛋白質(zhì)含量均介于12.57%～13.82%，變異系數(shù)較小，為4.80%。濕面筋含量介于24.2%～32.3%，大于30%的品種有5個(gè)，分別是晉麥47、運(yùn)旱23-35、運(yùn)旱20410、運(yùn)旱618、運(yùn)旱137，其中運(yùn)旱618最高，達(dá)到32.3%，變異系數(shù)為8.88%。容重和沉降值分別為789～810 g/L和30.2～50.1 mL,也均以運(yùn)旱618最高，分別達(dá)到810 g/L和50.1 mL，變異系數(shù)分別為0.77%和13.49%。形成時(shí)間的變異幅度較大，為1.8～4.5 min，變異系數(shù)為28.01%，其中晉麥57最高，為4.5 min。穩(wěn)定時(shí)間的變異幅度也較大，為3.0～11.5 min，變異系數(shù)也較大，為37.54%，其中穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到8 min以上的品種有運(yùn)旱719、運(yùn)旱115、運(yùn)旱618、運(yùn)旱137，以運(yùn)旱618最高，為11.5 min。

表4 運(yùn)旱系列小麥品種的品質(zhì)分析

3 結(jié)論與討論

國內(nèi)外研究結(jié)果表明，HMW-GS的優(yōu)質(zhì)亞基能夠明顯改善小麥的品質(zhì)[8]。在Glu-A1位點(diǎn)，1和1*亞基對(duì)小麥品質(zhì)的影響大于Null亞基；在Glu-B1位點(diǎn)，亞基對(duì)品質(zhì)的影響表現(xiàn)為17+18>7+8>7+9>7=6+8[22-23]；在Glu-D1 位點(diǎn)，5+10亞基對(duì)小麥品質(zhì)的效應(yīng)大于2+12亞基[24]。通過對(duì)運(yùn)旱系列小麥品種HMW-GS組成進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，13個(gè)小麥品種中有11份含Null亞基，說明運(yùn)旱系列小麥品種在Glu-A1位點(diǎn)小麥優(yōu)質(zhì)亞基并沒得到有效改善；在Glu-B1位點(diǎn)，13個(gè)運(yùn)旱系列小麥新品種主要為7+8和7+9亞基類型，說明運(yùn)旱系列小麥品種在Glu-B1位點(diǎn)其優(yōu)質(zhì)性得到了一定改善；在Glu-D1位點(diǎn)，13個(gè)運(yùn)旱系列小麥品種中有10個(gè)含有5+10優(yōu)質(zhì)亞基，結(jié)合小麥品種的品質(zhì)測(cè)試結(jié)果來看，推測(cè)運(yùn)旱系列小麥品種品質(zhì)的提高，主要是在選育過程中加強(qiáng)了5+10亞基的選擇壓力，提高了5+10亞基在運(yùn)旱系列小麥品種中的比例。

大量研究認(rèn)為，在我國推廣的小麥品種中，含5+10亞基的頻率較低，可能是造成我國小麥品質(zhì)較差的主要原因[25-26]。隨著現(xiàn)代育種技術(shù)及育種材料的廣泛使用，現(xiàn)在國內(nèi)小麥品種中含5+10優(yōu)質(zhì)亞基的頻率已大幅提高，并已育成了一些優(yōu)質(zhì)品種。但在小麥旱地育種中，其品質(zhì)狀況并未得到顯著改善，近年來山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所抗旱課題組在小麥抗旱育種中加大了對(duì)小麥優(yōu)質(zhì)亞基的選擇，例如現(xiàn)有的運(yùn)旱系列小麥品種中就有10個(gè)含有5+10優(yōu)質(zhì)亞基。從選育結(jié)果來看，運(yùn)旱系列小麥品種品質(zhì)整體上較為優(yōu)良，特別是運(yùn)旱618、運(yùn)旱115、運(yùn)旱137品種穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)到了優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。通過運(yùn)旱系列小麥中強(qiáng)筋、強(qiáng)筋品種的選育，不僅可以為旱地小麥育種提供優(yōu)質(zhì)亞基的育種材料，更為小麥旱地的優(yōu)質(zhì)育種提供了實(shí)例，同時(shí)可以直接提高山西旱地小麥的生產(chǎn)品質(zhì)。