時 佳，王 重，李劍峰，高 新，張宏芝， 王立紅，王春生，張躍強，樊哲儒，陳勛基

(1.新疆農業(yè)科學院核技術生物技術研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農作物生物技術重點實驗室，烏魯木齊 830091； 3.新疆作物化學調控工程技術研究中心，烏魯木齊 830091；4.農業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】小麥加工質量在很大程度上取決于籽粒中主要儲存蛋白的特性，高分子量麥谷蛋白亞基(HMW-GS)對小麥加工品質起著重要的調節(jié)作用，高分子量麥谷蛋白High molecular weight glutenin subunits(HMW-GS)對小麥加工品質影響顯著。我國新疆氣候環(huán)境特殊，受環(huán)境與遺傳雙重作用，在小麥品質特性表現(xiàn)上與我國內地和國外差異較大。研究小麥品種高分子量麥谷蛋白組成對小麥品質研究至關重要?！厩叭搜芯窟M展】在小麥籽粒中面筋蛋白是由谷蛋白和醇溶蛋白組成，一般占總籽粒蛋白的85%[1]。Payne等[2,3]揭示了HMW-GS對小麥品質性狀的重要影響，HMW-GS占蛋白質總量的10%[4]，在確定面團彈性方面作用尤為重要[5]，顯著影響小麥加工品質[6]。目前對HMW-GS的研究已經較為成熟，不同的高分子量麥谷蛋白亞基對面粉品質效應不同，Glu-A1位點上1、2*為HMW-GS優(yōu)質亞基，其中1亞基與面粉的烘烤品質有關[7]，2*與沉降值，形成時間，穩(wěn)定時間，拉伸面積，最大阻力等品質性狀相關[8]。Glu-B1位點上7+8、17+18、13+16、14+15等為優(yōu)質亞基，其中7+8對面筋指數(shù)效應明顯，17+18對出粉率，面團延展性效應顯著[9]，13+16對面粉的沉降值作用明顯[10]，14+15與面筋強度相關[11]。Glu-D1位點上優(yōu)質亞基5+10與面包烘烤品質效應顯著[12]。聶迎彬等[13]通過對109份新疆冬小麥品種(系)麥谷蛋白亞基組成與品質關系的研究，發(fā)現(xiàn)含有(1、7+8、5+10)亞基組合有利于新疆小麥拉面品質的提高。王亮等[14]研究了新疆冬、春小麥間種區(qū)小麥品種的HMW-GS分布規(guī)律，冬、春小麥HMW-GS變異類型存在差異，其中春小麥品種HMW-GS有13種變異類型，育成品種(1、7+9、5+10)的頻率較農家品種有較大提高。王子霞等[15]檢測鑒定了新疆春小麥高代品系及優(yōu)質品種的HMW-GS組成與分布，檢測到優(yōu)質亞基組合比例為16.58%，平均分為7.38分?！颈狙芯壳腥朦c】目前對近年新疆春小麥新品種(系)包括引進CIMMYT材料HMW-GS的變異類型和頻率的研究還沒有相關報道。需分析新疆春小麥新品種(系)高分子量麥谷蛋白優(yōu)質亞基。【擬解決的關鍵問題】檢測分析192份新疆春小麥新品種(系)及引進CIMMYT育種材料的HMW-GS，研究新疆春小麥新品種(系)及育種材料中HMW-GS亞基分布規(guī)律及選擇趨勢，篩選出含有優(yōu)質亞基的骨干材料作為育種親本，為新疆春小麥優(yōu)質強筋品質改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

以192份春小麥新品種(系)為供試材料，其中包括春小麥新品種38份，春小麥新品系材料52份以及新引進CIMMYT材料102份。以中國春(Null、7+8、2+12)為對照，試驗種子由新疆農業(yè)科學院核技術生物技術研究所小麥育種與栽培研究室提供。

1.2 方 法

1.2.1 HMW-GS提取

采用紀軍方法[16]提取HMW-GS。

1.2.2 SDS-PAGE凝膠電泳分離蛋白

使用Solarbio試劑盒制備SDS-PAGE凝膠，制膠濃度為13%的分離膠，5%濃縮膠，上樣量為5 μL，30 mA恒流電泳10 h。

1.2.3 固定、染色和脫色

電泳結束后，小心剝離凝膠，在50%冰乙酸溶液中固定10 min，在0.1%考馬斯亮藍(R-250)+40%乙醇+7%乙酸溶液中染色過夜，在蒸餾水中脫色至背景清晰。

1.2.4 HMW-GS鑒定

以中國春(Null、7+8、2+12)為對照材料，亞基的評分標準參照Payne 標準圖譜[2,3]，對大多數(shù)材料SDS-PAGE結果多次比對，確保試驗結果準確性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

Microsoft Excel軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理等；SPSSV.21軟件數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 不同類型新疆春小麥種植資源的HMW-GS 變異和頻率

研究表明，供試的192份材料中，高分子量麥谷蛋白亞基表現(xiàn)出豐富的多樣性，共有13種HMW-GS等位變異，分別為1、2*、Null、13+16、14+15、17+18、22、6+8、7、7+8、7+9、2+12和5+10 ，Glu-A1位點等位變異有3種(1、2*、Null)，Null亞基頻率最高，為64.06%(123份)，其次為1亞基，占21.35%(41份)，2*亞基最少，為14.58%(28份)，優(yōu)質亞基頻率為35.94%。Glu-B1 位點等位變異類型表現(xiàn)最豐富，檢測到8種(13+16、14+15、17+18、22、6+8、7、7+8、7+9)，其亞基頻率高低順序為7+8(39.58%)>7(17.19%)>7+9(13.54%)>17+18(11.46%)>22(9.38%)>13+16(7.29%)>6+8(1.04%)>14+15(0.52%)；其中 7+8、17+18、14+15 和 13+16 亞基為優(yōu)質亞基，頻率為58.85%。Glu-D1 位點檢測到2種等位變異：2+12和5+10，檢測到的數(shù)量較為接近，其中優(yōu)質亞基5+10亞基頻率為50.52%(97份)，略高于2+12亞基頻率為49.48%(95份)。

在192份供試材料中含有90份新疆春小麥新品種(系)和102份引進CIMMYT材料，在新疆春小麥新品種(系)中共檢測到10種HMW-GS等位變異，少于引進CIMMYT材料的13種。Glu-A1位點優(yōu)質亞基在新疆春小麥新品種(系)出現(xiàn)的頻率為(41.11%)，高于引進材料(31.37%)。新疆春小麥品種(系)材料中Glu-B1位點等位變異類型分布較為集中，檢測到5種(13+16、17+18、22、7+8、7+9)，引進材料共檢測到8種(13+16、14+15、17+18、22、6+8、7、7+8、7+9)。在Glu-B1位點，新疆春小麥新品種(系)優(yōu)質亞基出現(xiàn)的頻率為77.78%，高于引進材料(40.20%)。Glu-D1位點，5+10優(yōu)質亞基在新疆春小麥新品種(系)為75.56%，高于引進材料(28.43%)。圖1，表1

注：1:中國春(Chinese Spring)；2:37ESWYT-127；3: 37ESWYT-128；4: 37ESWYT-129；5: 37ESWYT-130；6: 37ESWYT-131；7: 37ESWYT-132；8: 37ESWYT-133；9: 37ESWYT-134；10: 37ESWYT-135；11: 37ESWYT-136；12: 37ESWYT-137

表1 高分子量谷蛋白亞基的組成及分布頻率Table 1 The compositions and frequencies of high molecular weight gluten in subunits

2.2 不同類型新疆春小麥種質資源的HMW-GS組合形式及品質評分

研究表明，在192份供試材料中共檢測到32種亞基組合類型，其中以Null、7+8、5+10組合占比最高，為17.71%。在新疆春小麥新品種(系)中共檢測到14種亞基組合，其中Null、7+8、5+10亞基所占頻率最高，為37.78%，其次為1、7+8、5+10亞基，占14.44%，Null、7+8、2+12和2*、7+9、5+10出現(xiàn)頻率分別為12.22%和6.67%，其余亞基組合類型所占頻率在1.11%～5.56%。引進材料中共檢測到24種亞基組合類型，其中Null、7、2+12和Null、17+18、2+12亞基組合占比最高，均為14.71%，其次為Null、7+9、2+12、Null、7、5+10和Null、22、2+12亞基出現(xiàn)的頻率分別為8.82%、6.86%和6.86%。其余19個亞基組合出現(xiàn)頻率在0.98%～4.90%，引進材料中高分子量麥谷蛋白亞基組合形式具有較高的多樣性。

品質評分的平均得分為7.04分，品質平均分表現(xiàn)為新疆春小麥新品種(系)(8.12分)高于引進材料(6.09分)。評分為10分的材料有25份，占13.02%，其中引進品種有5個，占4.90%，分別為48IBWSN-1139、15HTWYT-2、15HTWYT-23、15HTWYT-24、15HTWYT-44，其亞基組合類型分別為(2*、7+8、5+10)1個、(2*、17+18、5+10)4個；新疆春小麥新品種(系)20個(22.22%)，包括新疆春小麥品種8個，分別為新春17號、新春21號、新春23號、新春27號、新春37號、新春44號、新春47號和核春137，其余為新疆春小麥新品系材料12份。評分在8分以上達到強筋品種的材料有90份，可作為后期育種工作的骨干親本，其表現(xiàn)為新疆春小麥新品種(系)(77.78%)>引進材料(25.49%)，新疆近年來更加注重優(yōu)質強筋春小麥品種選育，育成的品種中優(yōu)質亞基含量較高。表2

表2 不同亞基組合類型的分布及品質評分Table 2 Distribution and quality score with different subunits

3 討 論

按照Payne等[14]提出的的品質評分標準對各亞基組合進行評分，鑒定高分子量麥谷蛋白的組成，不僅是對小麥種質資源的評估，也是提高小麥品種品質的重要途徑[17,18]。研究中，Glu-A1位點上優(yōu)質亞基分布頻率表現(xiàn)為新疆春小麥新品種(系)(41.11%)>引進CIMMYT材料(31.37%)。

Glu-B1位點上優(yōu)質亞基14+15、6+8亞基只在引進CIMMYT材料中檢測到，其中14+15亞基是小麥面筋強度的優(yōu)質亞基[11]，建議進一步將其引入到新疆品種中。Glu-B1位點亞基在新疆春小麥品種(系)分布類型較少，只檢測到5種，其中7+8的分布頻率達到75.56%，顯著高于其它亞基類型，可能是近年來在新疆小麥育種中對Glu-B1位點的優(yōu)質亞基選擇較多，在7+8優(yōu)質亞基的選擇上針對性較強。劉麗等[19]研究表明，7+8與17+18對小麥加工品質的效應基本相等。王建軍等[2]研究表明，7+8亞基在顆粒度和面筋指數(shù)上的貢獻顯著高于17+18，而17+18對于出粉率的影響明顯大于7+8亞基[20]，因此，考慮到面粉配比因素，以后在育種工作中也可加大對17+18亞基的選擇。5+10亞基對小麥加工品質效應顯著高于2+12，且在各位點中表現(xiàn)為Glu-D1>Glu-A1>Glu-B1[13]，可見5+10亞基的選擇對優(yōu)質強筋小麥育種具有直接貢獻。Glu-D1位點上優(yōu)質亞基分布表現(xiàn)為新疆春小麥品種(系)(75.56%)>引進CIMMYT材料(28.43%)。

2008年王子霞等[15]對199份新疆春小麥高代品系麥谷蛋白亞基組成進行了研究，檢測到21個亞基組合，其中評分得10分的亞基組合頻率為16.58%。研究共檢測到32種亞基組合，新疆春小麥新品種(系)評分10分的亞基組合頻率為22.22%，可見12年來育種工作豐富了新疆春小麥新品種(系)種質資源中的谷蛋白亞基組合，并且在提高品質方面成效顯著，這一現(xiàn)象與近年來在寧夏[20]、云南[21]的研究較為一致。

全部材料中共檢測到32種亞基組合，其中新疆春小麥品種(系)檢測到14種亞基組合，在引進材料中檢測到24種亞基組合，在2部分材料中均檢測到的亞基組合有6種，只在新疆春小麥品種(系)中檢測到的亞基組合有8種，分別為(1、17+18、5+10)、(1、22、5+10)、(1、7+8、5+10)(1、7+9、5+10)、(2*，7+9，2+12)、(2*，7+9，5+10)、(Null、7+8、5+10)、和(Null、7+9、5+10)；只在引進材料中檢測到的亞基組合有18種，其中包括評分在8分以上達到中強筋的組合分別為(1、13+16、2+12)、(1、17+18、2+12)(1、6+8、5+10)、(2*，7+8，2+12)、(Null、13+16、5+10)和(Null、14+15、2+12)。引進的15HTWYT-18材料為(Null、14+15、2+12)組合，在Glu-B1位點含有與面筋強度高度相關的14+15優(yōu)質亞基[6]類型，可作為含有Glu-B1位點的14+15亞基[22]的骨干親本，為新疆優(yōu)質春小麥育種工作提供優(yōu)異的種質資源。此外，引進品種15HTWYT-19、15HTWYT-50、45IB-121、37ESWYT-102、37ESWYT-137、37ESWYT-149和37ESWYT-150在2個位點上含有優(yōu)質亞基且Glu-1B1位點含有13+16亞基，品質評分均為8分，建議在以面團延展性和Zeleny沉降值作為指標時優(yōu)先選擇作為親本[10]，以豐富新疆地區(qū)高分子量谷蛋白亞基種類。48IBWSN-1139、15HTWYT-2、15HTWYT-23、15HTWYT-24、新春21號和新春23號品質評分均為10分，且在Glu-1B1位點含有17+18亞基，在以面團強度作為品質指標時可作為供體親本。

4 結 論

192份新疆春小麥品種(系)中谷蛋白亞基種類豐富，且在兩類春小麥品種(系)中具有鮮明特點，新疆春小麥新品種(系)較引進CIMMYT材料谷蛋白優(yōu)質亞基更多。品質評分平均分為7.04分，其中新疆春小麥近年育成的新品種(系)表現(xiàn)出品質評分較高，平均分為8.12分，明顯高于引進CIMMYT材料，品質評分平均為6.09分。共檢測到品質評分為10分的材料25份，可作為骨干親本。