摘要：小麥品質(zhì)改良是東北春麥區(qū)強(qiáng)筋小麥育種的主要目標(biāo)之一，小麥籽粒淀粉特性是決定面條品質(zhì)的重要因素。淀粉特性與直鏈淀粉含量密切相關(guān)，Wx-B1b基因?yàn)榭刂菩←溨辨湹矸酆康闹餍Щ?。為明確該基因在龍麥系列品種（系）中的分布情況，從而為面包面條兼用型強(qiáng)筋小麥育種和品質(zhì)改良提供有用信息，利用Wx-B1b基因特異性分子標(biāo)記檢測了153份小麥品種（系），并對(duì)該基因在東北春麥區(qū)強(qiáng)筋小麥遺傳背景下淀粉特性的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明，該特異性標(biāo)記能準(zhǔn)確鑒定Wx-B1b基因，在檢測的153份材料中，82份材料含有Wx-B1b基因，占比為53.6%；黏度儀的峰值黏度在Wx-B1b和Wx-B1a基因型間差異達(dá)到顯著水平（Plt;0.05），為淀粉特性改良的主效基因。因此在東北春麥區(qū)為進(jìn)一步提高面包面條兼用型強(qiáng)筋小麥新品種選育效率，在親本組配、后代選擇及穩(wěn)定品系處理中應(yīng)加強(qiáng)Wx-B1b基因的應(yīng)用和選擇。

關(guān)鍵詞：小麥；育種；龍麥系列；穩(wěn)定品系；Wx-B1b基因

中國是全球最大的小麥生產(chǎn)國和消費(fèi)國，2022年我國小麥面粉產(chǎn)量為8 891.67萬 t，其中，傳統(tǒng)面制品占面粉消費(fèi)量的80%左右（面條類占35%、饅頭類占30%、水餃類占9%、餅類占6%）；烘焙類面制品占比15%左右（面包類占比7%、餅干蛋糕類8%）；工業(yè)用粉（淀粉、谷朊粉用粉）占5%左右[1]。面條現(xiàn)為我國傳統(tǒng)面制品消費(fèi)量最大的品類，加強(qiáng)小麥的面條品質(zhì)育種符合我國面制品消費(fèi)國情，對(duì)于促進(jìn)面制品加工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

東北春麥區(qū)為我國強(qiáng)筋小麥優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)帶之一[2]，寒地黑土，一年一季，同我國各大麥區(qū)相比該區(qū)小麥生產(chǎn)的病、蟲害發(fā)生少，化肥和農(nóng)藥投入量低，無重金屬污染等不利因素[3-5]，具有發(fā)展綠色強(qiáng)筋“硬紅春”面包麥生產(chǎn)的各種比較優(yōu)勢，為我國優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋和超強(qiáng)筋小麥的重要生產(chǎn)基地[2，6]。在強(qiáng)筋面包麥小麥育種基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)小麥品種面條品質(zhì)改良，有利于拓寬該區(qū)小麥原糧二次加工品質(zhì)適用范圍，實(shí)現(xiàn)小麥生產(chǎn)提質(zhì)增效，對(duì)于推動(dòng)該區(qū)小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。

小麥籽粒淀粉特性是決定面條品質(zhì)的重要因素[7-8]。淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種類型，占比分別為22%～35%和65%～78%[9-10]。其中，淀粉特性與直鏈/支鏈淀粉比值密切相關(guān)[11-12]。降低直鏈/支鏈淀粉比值有利于改善面條軟度、黏性、光滑性、口感和綜合評(píng)分[13-14]。直鏈淀粉含量低是澳大利亞、日本等國衡量面條小麥品質(zhì)的重要指標(biāo)[15-16]。

直鏈淀粉主要由顆粒結(jié)合型淀粉合酶（Granule-bound starch synthase，GBSS）合成，GBSS又稱為Waxy蛋白（Wx protein）[17]。普通小麥含有3種Wx蛋白亞基，

Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1，分別由位于7AS、4AL和7DS的Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1基因編碼[18]。其中任何一個(gè)Wx基因的缺失都會(huì)影響直鏈淀粉合成，使直鏈淀粉含量降低、支鏈淀粉含量增加，導(dǎo)致直鏈/支鏈淀粉比值降低[19-20]。大量研究表明，降低直鏈/支鏈淀粉比值能顯著改善小麥加工品質(zhì)[13-14，21]。3個(gè)位點(diǎn)對(duì)直鏈淀粉含量的影響效應(yīng)表現(xiàn)為Wx-B1缺失型gt;Wx-D1缺失型gt;Wx-A1缺失型[22]。在強(qiáng)筋小麥育種進(jìn)程中，加強(qiáng)Wx-B1缺失型基因（即Wx-B1b）選擇，對(duì)于拓寬強(qiáng)筋小麥二次加工用途具有重要意義[11-12]。

為明確Wx-B1b基因在東北春麥區(qū)龍麥系列品種及穩(wěn)定品系的分布情況，本研究利用該基因特異性分子標(biāo)記對(duì)153份龍麥系列部分小麥品種及優(yōu)異穩(wěn)定品系（系）進(jìn)行檢測，并對(duì)其在淀粉特性改良的遺傳效應(yīng)進(jìn)行分析，以期為面包面條兼用型強(qiáng)筋小麥育種提供有用信息。

1 材料與方法

1.1 材料

153份供試材料為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物資源研究所小麥研究室育成的部分品種，以及2018-2020年獲得的優(yōu)異穩(wěn)定品系。陽性對(duì)照品種龍麥26[11]，陰性對(duì)照品種龍麥30。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取和目的基因檢測

采用CTAB法提取小麥籽粒基因組DNA。利用紫外分光光度計(jì)檢測DNA濃度，稀釋至終濃度100 mg·L-1。

1.2.2 引物序列的合成

根據(jù)Saito等[23]方法合成Wx-B1b基因檢測的特異性標(biāo)記引物，序列為5’-CGTAGTAAGGTGCAAAAAAGTGCCACG-3’ 和5’-ACAGCCTTATTGTACCAAGACCCATGTGTG-3’，由上海生工有限公司合成。

1.2.3 PCR反應(yīng)的體系及程序

模板DNA 50 ng，Taq酶1 U（寶生物工程（大連）有限公司），上、下游引物（10 μmol·L-1）各0.6 μL，dNTP（2.5 μmol·L-1）0.8 μL，10×buffer（Mg2+ plus）2.5 μL，用無菌蒸餾水補(bǔ)充反應(yīng)體系至20 μL。

PCR反應(yīng)程序：首先94 ℃ 5 min；然后94 ℃ 變性35 s，退火溫度60 ℃ 50 s，72 ℃延伸1 min，共35個(gè)循環(huán)；最后72 ℃延伸10 min，4 ℃保溫。擴(kuò)增產(chǎn)物在1.5%瓊脂糖凝膠中電泳，用凝膠成像系統(tǒng)觀察照相。

1.2.4 淀粉特性分析

利用德國Brabender生產(chǎn)的Visco-E型快速黏度分析儀（Rapid Viscosity Analyser，RVA），對(duì)2019-2021年對(duì)照品種龍麥26和龍麥30，以及2019-2022年部分品系淀粉的糊化特性進(jìn)行分析。測定方法參照GB/T 24853-2010標(biāo)準(zhǔn)[24]。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。進(jìn)行分析的對(duì)照品種龍麥26和龍麥30為2019-2021年RVA數(shù)據(jù)。部分品系間RVA數(shù)據(jù)（2019-2021年）差異顯著性分析以Wx-B1b基因檢測結(jié)果進(jìn)行分組。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍麥系列品種（系）Wx-B1b基因的分子標(biāo)記檢測

由圖1可知，Wx-B1b基因特異性標(biāo)記在陰性對(duì)照品種龍麥30中無PCR擴(kuò)增產(chǎn)物，在陽性對(duì)照品種龍麥26中擴(kuò)增出668 bp片段，而且擴(kuò)增條帶清晰、重復(fù)性好。以上結(jié)果表明，Wx-B1b基因特異性標(biāo)記能夠準(zhǔn)確鑒定Wx-B1蛋白缺失型，可作為控制直鏈淀粉含量的Wx-B1b基因的分子標(biāo)記輔助育種可靠標(biāo)記。

2.2 龍麥系列品種（系）Wx-B1b基因的分布

在檢測的153個(gè)小麥品種（系）中（表1），有82份材料攜帶Wx-B1b基因，占比為53.6%。以上結(jié)果表明，該基因在小麥育種過程中得到應(yīng)用，但是所占比例相對(duì)較低，仍是開展面條面包強(qiáng)筋小麥育種的限制因子。

2.3 Wx-B1b基因效應(yīng)分析

2019-2022年對(duì)龍麥系列部分優(yōu)異穩(wěn)定品系進(jìn)行黏度儀分析，峰值黏度為2年或3年測試的平均結(jié)果（表2）。

由表3可知，對(duì)照品種龍麥26和龍麥30 2019-2021年的3年平均峰值黏度達(dá)到極顯著水平（Plt;0.001）。

部分品系在2019-2022年結(jié)果中，峰值黏度在Wx-B1b和Wx-B1a基因型間差異也達(dá)到顯著水平（Plt;0.05）。

以上結(jié)果表明，在東北春小麥遺傳背景下Wx-B1b對(duì)峰值黏度影響顯著。

3 討論

我國為面條、饅頭等蒸煮食品消費(fèi)大國，其中面條類、饅頭類分別位列第一和第二[1，25]。研究表明，蒸煮品質(zhì)與面粉淀粉特性相關(guān)密切，降低直鏈/支鏈淀粉比值使蒸煮品質(zhì)得到顯著改善[7，21]。強(qiáng)筋小麥育種進(jìn)程中，在改進(jìn)籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量，提高蛋白質(zhì)含量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)淀粉特性的改良，能夠顯著拓寬強(qiáng)筋小麥二次加工用途，使其更適合我國小麥消費(fèi)特點(diǎn)。東北春麥區(qū)是中國強(qiáng)筋小麥重要生產(chǎn)基地之一，具有強(qiáng)筋小麥生產(chǎn)的各種比較優(yōu)勢[2]。加強(qiáng)該區(qū)面包面條兼用型強(qiáng)筋小麥育種，對(duì)于東北春麥區(qū)“硬紅春”小麥品牌建設(shè)意義重大。

Wx-B1b基因?yàn)榭刂菩←溨辨湹矸酆康闹餍Щ颉ＳN過程中對(duì)Wx-B1b基因的準(zhǔn)確鑒定為利用該基因發(fā)揮其品質(zhì)改良作用的關(guān)鍵。本研究中選用的特異性分子標(biāo)記能夠準(zhǔn)確鑒定Wx-B1b基因，可靠性高，實(shí)用性好，適合在育種中應(yīng)用。

峰值黏度為RVA參數(shù)衡量淀粉特性的最終重要指標(biāo)。峰值黏度越大，制作面條品質(zhì)越好[7-8]。本研究中，Wx-B1b基因在對(duì)照品種和部分穩(wěn)定的優(yōu)異品系中對(duì)峰值黏度影響顯著，表明在東北春麥區(qū)強(qiáng)筋小麥遺傳背景下，Wx-B1b基因?qū)Ψ逯叼ざ葏?shù)影響顯著，可以將Wx-B1b基因作為東北春麥區(qū)面條小麥改良的主效基因。

黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院龍麥課題組多年來以高分子量麥谷蛋白亞基5+10作為面筋質(zhì)量改良的主效基因，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)筋小麥育種品質(zhì)性狀的突破，選育和推廣了龍麥26、龍麥33和龍麥35等系列強(qiáng)筋小麥新品種。其中，龍麥26在2004年獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；龍麥33在2012-2017年連續(xù)6年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部確定為東北春麥區(qū)小麥生產(chǎn)主導(dǎo)品種，累計(jì)推廣面積100萬hm2以上[26-27]；龍麥35現(xiàn)已成為東北春麥區(qū)第一主栽品種，年種植面積100萬hm2以上，2022年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部確定為春小麥生產(chǎn)唯一主導(dǎo)品種。同時(shí)經(jīng)課題組多年試驗(yàn)檢測鑒定，發(fā)現(xiàn)在龍麥系列品種和優(yōu)異品系中，攜帶優(yōu)質(zhì)亞基5+10的頻率可達(dá)95%以上，在育種進(jìn)程中該亞基已成為后代選擇的非限制性因子。以上育種實(shí)踐表明，以5+10亞基為主效基因，“龍麥”號(hào)小麥實(shí)現(xiàn)以面筋質(zhì)量改良為突破口的面包麥育種，并取得了顯著成效。為了在面包麥育種基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展面包面條麥育種，淀粉特性的改良至關(guān)重要，在育種進(jìn)程中加強(qiáng)Wx-B1b基因應(yīng)用和選擇勢在必行。本研究結(jié)果表明在龍麥系列部分品種和優(yōu)異穩(wěn)定品系中該基因得到應(yīng)用，但是分布比例偏低，尚未達(dá)到5+10亞基比例水平。在組合配制中應(yīng)注重該基因的應(yīng)用，后代選擇過程中仍需加強(qiáng)選擇壓力，實(shí)現(xiàn)如5+10亞基應(yīng)用水平，發(fā)揮Wx-B1b基因在東北春麥區(qū)強(qiáng)筋小麥淀粉特性的改良。

4 結(jié)論

Wx-B1b基因東北春麥區(qū)強(qiáng)筋小麥遺傳背景下，對(duì)淀粉特性影響顯著，可以將其作為東北春麥區(qū)強(qiáng)筋小麥面條改良的主效基因。但是，在153份東北春麥區(qū)小麥品種（系）中，攜帶Wx-B1b基因品種（系）有82個(gè)，占53.6%。因此應(yīng)在未來小麥育種進(jìn)程中加強(qiáng)Wx-B1b基因應(yīng)用和選擇力度，發(fā)揮Wx-B1b基因在強(qiáng)筋小麥改良中的作用。

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Molecular Detection of Wx-B1b Gene and Analysis of Starch Characteristics in Some Varieties （Lines） of Longmai Series

Abstract：Wheat quality improvement is one of the great challenges of strong-gluten wheat breeding in the Northeast Spring Wheat Zone. The starch characteristics of wheat grains are important factors determining noodle quality. The starch characteristics are closely related to the content of amylose in wheat. The Wx-B1b gene is the major gene controlling the content of amylose in wheat. In order to clarify the distribution of this gene in the Longmai series varieties （lines） and provide useful information for quality improvement in bread and noodle type strong gluten wheat breeding， 153 wheat varieties （lines） were detected by Wx-B1b gene specific molecular markers in this study. And the influence of this gene on starch characteristics in the genetic background of strong gluten wheat in the northeast spring wheat region were analyzed. The results showed that this specific marker can accurately identify the Wx-B1b gene. Among the 153 materials detected， 82 materials contained the Wx-B1b gene， accounting for 53.6%. The peak viscosity of the viscometer showed a significant difference （Plt;0.05） between the Wx-B1b and Wx-B1a genotypes， indicating that it was the main gene for improving starch properties. Therefore， in the spring wheat region of Northeast China， in order to further improve the breeding efficiency of bread and noodle type strong gluten wheat， Wx-B1b gene should be used and selected in parent pairing， off spring selection， and stable strain treatment.

Keywords：wheat; breeding; Longmai series; stable strain; Wx-B1b gene