小麥HMW-GS缺失種質(zhì)資源的篩選鑒定及其品質(zhì)效應(yīng)研究.pdf

1、高分子量谷蛋白亞基(high molecular weight glutenin subunits,HMW-GS)是面團(tuán)粘彈性的主要決定因素,HMW-GS的組成和變異直接影響到小麥的加工品質(zhì)。本研究在對(duì)小麥種質(zhì)資源HMW-GS組成分析的基礎(chǔ)上,選擇HMW-GS不同缺失類型的材料與長(zhǎng)江下游地區(qū)主栽弱筋小麥品種揚(yáng)麥13、揚(yáng)麥18雜交組配,衍生回交群體與自交高代姊妹系群體,對(duì)HMW-GS不同缺失類型的遺傳與品質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行了研究,探討HMW-GS

2、不同缺失類型在弱筋小麥品質(zhì)改良上的應(yīng)用價(jià)值。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　 1、小麥HMW-GS缺失種質(zhì)資源的篩選和鑒定:采用SDS-PAGE電泳檢測(cè)方法,對(duì)261份小麥微核心種質(zhì)和54份應(yīng)用核心種質(zhì)、97份CIMMYT人工合成小麥、20份普通六倍體小麥和2份轉(zhuǎn)基因小麥進(jìn)行了HMW-GS組成分析。供試的小麥微核心種質(zhì)和應(yīng)用核心種質(zhì)在Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1三個(gè)位點(diǎn)的組成比較單一,主要由Nu11、7+8和2+12亞基組成

3、。部分微核心種質(zhì)表現(xiàn)出HMW-GS的缺失現(xiàn)象。其中,5份材料Glu-B1位點(diǎn)缺失1By亞基,表達(dá)1Bx7或1Bx22亞基;3份材料Glu-D1位點(diǎn)缺失1Dx或1Dy亞基,表達(dá)1Dy12或1Dx2亞基。在人工合成小麥中,HMW-GS存在著豐富的等位變異,2份材料在Glu-A1位點(diǎn)表達(dá)稀有亞基1Ax1’,在Glu-B1位點(diǎn)和Glu-D1位點(diǎn)分別發(fā)現(xiàn)一個(gè)未知的亞基(暫命名為Y亞基和X亞基),并發(fā)現(xiàn)了一些新的亞基組合;此外,1份材料Glu-B1

4、位點(diǎn)缺失1By型亞基,表達(dá)1Bx7亞基;1份材料表現(xiàn)為Glu-A1和Glu-B1位點(diǎn)共同缺失;2份材料在Glu-D1位點(diǎn)缺失1Dx亞基,表達(dá)1Dy10亞基。在供試的普通六倍體小麥中,3份材料表現(xiàn)為Glu-D1位點(diǎn)完全缺失,3份材料表現(xiàn)為Glu-A1和Glu-D1位點(diǎn)共同缺失,其中拉花9650在Glu-B1位點(diǎn)同時(shí)表達(dá)4種不同亞基類型。2份轉(zhuǎn)基因小麥分別表現(xiàn)為Glu-D1位點(diǎn)1Dx5亞基缺失和Glu-1位點(diǎn)HMW-GS完全缺失。
　

5、　 2、HMW-GS不同缺失類型的遺傳:普通六倍體小麥2GS0414-10 Glu-A1和Glu-D1位點(diǎn)共同缺失、拉花9650 Glu-D1位點(diǎn)缺失,在F1代均表現(xiàn)為隱性;在F2代表現(xiàn)為3:1或9:3:3:1的分離比例;BC1F1代不表達(dá)HMW-GS缺失。人工合成小麥SYN351 Glu-A1和Glu-B1位點(diǎn)共同缺失在F1代表現(xiàn)為隱性;在F2代不符合3:1或9:3:3:1的理論比例,出現(xiàn)1By8缺失現(xiàn)象;BC1F1代未表達(dá)HMW-

6、GS缺失。2份轉(zhuǎn)基因小麥1Dx5缺失和HMW-GS完全缺失在F1代均表現(xiàn)為顯性遺傳;由于外源小RNA基因?qū)?Dx5亞基的表達(dá)有特異性抑制作用,導(dǎo)致1Dx5缺失在F2代表現(xiàn)出13(不表達(dá)1Dx5):3(表達(dá)1Dx5)的分離比例,在BC1F1代表現(xiàn)出3(不表達(dá)1Dx5):1(表達(dá)1Dx5)的分離比例;HMW-GS完全缺失在F2代表現(xiàn)出3(不表達(dá)HMW-GS):1(表達(dá)HMW-GS)的分離比例,在BC1F1代表現(xiàn)出1(不表達(dá)HMW-GS):1

7、(表達(dá)HMW-GS)的分離比例。
　　 3、供體親本的品質(zhì)指標(biāo):在普通六倍體小麥2GS0414-10、拉花9650、轉(zhuǎn)基因小麥Glu-1Dx5-RNAi和Glu-1-RNAi中,均表現(xiàn)較低的麥谷蛋白含量和較高的醇溶蛋白含量;較低的SDS沉淀值和水SRC,較短的面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間,較低的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù);與轉(zhuǎn)化受體品種Bobwhite相比較,轉(zhuǎn)基因小麥蛋白質(zhì)含量顯著增加,餅干直徑增大。人工合成小麥SYN351具有較低的濕面筋含量和

8、較高的面筋指數(shù)。
　　 4、HMW-GS不同缺失類型雜交后代的品質(zhì)指標(biāo):對(duì)以Glu-A1和Glu-D1位點(diǎn)共同缺失的材料2GS0414-10、HMW-GS完全缺失的材料Glu-1-RNAi為供體親本,以揚(yáng)麥13和揚(yáng)麥18為受體親本衍生的回交后代BC2F3、BC1F3和兩個(gè)自交高代姊妹系F5的品質(zhì)測(cè)試結(jié)果表明:與HMW-GS正常表達(dá)的籽粒品質(zhì)比較,當(dāng)Glu-A1位點(diǎn)缺失時(shí)SDS沉淀值及水SRC均無(wú)顯著變化:當(dāng)Glu-D1位點(diǎn)缺失時(shí)

9、SDS沉淀值顯著降低,水SRC無(wú)顯著變化;當(dāng)Glu-A1和Glu-D1位點(diǎn)共同缺失或Glu-1位點(diǎn)HMW-GS完全缺失時(shí),SDS沉淀值和水溶劑保持力(SRC)均顯著降低;另外在普通六倍體小麥2GS0414-10的雜交后代中,當(dāng)Glu-A1缺失、Glu-D1缺失或Glu-A1和Glu-D1位點(diǎn)共同缺失,籽粒蛋白質(zhì)含量差異不顯著。
　　 5、綜合本研究結(jié)果,HMW-GS缺失降低了麥谷蛋白含量,增加了醇溶蛋白含量;降低了SDS沉淀值和