豫南地区小麦HMW—GS及其与蛋白质含量的关系

仝胜利+董丽平+李淑梅

摘要：对豫南地区75个不同小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）及其与蛋白质含量之间的关系进行了研究。结果表明，该地区出现频率较高的亚基有1、7+8、7+9、2+12、5+10，亚基组合有1，7+9，2+12和1，7+8，2+12。Glu-1三位点控制的亚基等位变异与蛋白质关系密切，对蛋白质含量效应表现为Glu-B1>Glu-D1>Glu-A1。蛋白质平均含量较高的亚基有1、8、5+10以及亚基组合1，7+9，12；N，7+9，5+12；N，14+15，2+12；1，8，5+10等。亚基组合1，7+8，5+10；N，8，5+10；1，17+18，2+12与蛋白质含量具有显著相关。今后品质育种工作中可望着重考虑亚基1、8、7+8、5+10及其组合。

关键词：小麦；高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）；蛋白质含量

中图分类号：S512.102 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）15-3492-03

Relationship between High-Molecular-Weight Glutenin Subunits and Protein Contents

in Wheat from Southern Henan Province

TONG Sheng-li， DONG Li-ping， LI Shu-mei

（Xinyang College of Agricultural And Forestry ，Xinyang， 464000， Henan，China）

Abstract：The relationship between the protein contents and the high molecular weight glutenin subunits in 75 wheat varieties from Southern Henan province were studied. The results showed that the high frequency of high molecular weight glutenin subunits were 1，7+8，7+9，2+12，5+10and（1，7+9，2+12）and（1，7+8，2+12）. High molecular weight glutenin subunits were closely related with the quality traits in wheat. The protein contents were in the order of Glu-B1>Glu-D1>Glu-A1. High molecular weight glutenin subunits with high protein content were 1，8，5+10 with subunits combination of 1，7+9，12；N，7+9，5+12；N，14+15，2+12； 1，8，5+10. The wheat subunit combination of 1，7+8，5+10；N，8，5+10；1，17+18，2+12 were significantly correlated with protein content. The high molecular weight wheat glutenin subunits 1，8，7+8 ，5+10 and their combination will be used for improving quality of wheat.

Key words： wheat； high molecular weight glutenin subunit； protein content

收稿日期：2013-12-26

基金项目：河南省科技厅项目

作者简介：仝胜利（1974-），男，陕西户县人，硕士，主要从事小麦品质遗传与育种研究，（电话）13569799042（电子信箱）lhq780211@sina.com。

国内外大量研究结果表明，高分子量麦谷蛋白亚基对小麦品质有很大影响，特定的亚基可以明显改善小麦的品质，如优质亚基5+10[1]。蛋白质含量是小麦品质的一个重要衡量指标。我国小麦品质较差的重要原因也常表现为蛋白质含量低，而蛋白质含量也作为衡量小麦品质育种的指标，并广泛应用于小麦品质育种实践中[2]。近年的研究表明，Glu-1三位点不同的亚基及其组成类型对小麦品质有不同的影响[3]，尤其是在Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位点亚基对蛋白质含量的作用方面[4-9]。为明确不同高分子量麦谷蛋白亚基对小麦蛋白质含量的作用和关系，本研究对所选用的豫南地区的75个主栽品种从亚基、亚基组成及其与蛋白质含量的关系进行了探索，以期为小麦品质育种提供理论依据。

1 材料与方法

选用豫南地区75个主栽小麦品种，2010年10月种植于信阳农林学院小麦试验基地。田间采用单株点播种植方式，双行区，3 m长，常规田间管理。成熟时单收单脱，严防混杂。

分单株收获小麦子粒后混合为分析样本。

制样：每个样品取三粒研磨称取20 mg，用50%的异丙醇和β-巯基乙醇在50 ℃水浴1 h，10 000 r/min离心10 min，取上清液，加入2×样品缓冲液，混匀，沸水浴3～5 min，备用。

电泳：采用SDS-聚丙稀酰胺凝胶电泳，方法参照郭尧君[10]的方法略有改动，样品上样量为3～5 μL ，电泳2.0～2.5 h，对照为中国春。亚基分类和编号按Payne等[11]的方法。

蛋白质含量的测定： ICC标准，No.116，No. 118（NIR）。测量10次并取平均值。

所有数据均采用SPSS16.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种蛋白质含量

所有材料的蛋白质含量最大值为18.16%，最小值为12.34%，平均值为15.10%。

参试样品蛋白质含量基本呈正态分布（图1），可以说明选用材料具有一定代表性。从图1可以看出，蛋白质含量14%～15%的样品数最多，达33.3%，共25个。

2.2 参试品种高分子量麦谷蛋白亚基及其组合

参试小麦品种凝胶电泳分析结果（表1）表明，在Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1三个位点共出现有1、N、8、7、17+18、7+8、13+19、7+9、14+15、4+12、2+11、12、5+10、5+12、2+12等15种亚基类型的种类。其中，亚基1出现频率最高，占61.3%，品种数也最多，为46个，其次为2+12，占52.0%，品种数39个，而13+19、4+12、2+11、12等4个亚基出现频率最小，品种数最少，均为1个，仅占1.3%。

从亚基组合上来看（表2），以1，7+9，2+12和1，7+8，2+12组合类型最多，频率分别为14.67%和10.67%，在所有分析样品中分别占11个和8个。

2.3 高分子量麦谷蛋白亚基及其组合对蛋白质含量作用

从表1可以看出，HMW—GS组成不同的小麦品种其蛋白质含量明显不同。在Glu-A1位点，亚基1在蛋白质含量水平上平均值大于亚基N。在Glu-B1位点，蛋白质含量水平上平均值从高到低依次为亚基8、7、13+19、17+18、7+8、7+9、14+15。在Glu-D1位点，对蛋白质含量的作用从高到低依次为4+12、2+11、5+10、5+12、2+12、12。因此，本试验认为各亚基对蛋白质含量的作用Glu-A1位点为1>N，Glu-B1位点为8>7>13+19>17+18>7+8>7+9>14+15>，Glu-D1位点为4+12>2+11>5+10>5+12>2+12>12。而蛋白质含量水平在三位点中可以表示为Glu-B1（平均值为15.35%）>Glu-D1（平均值为15.31%）>Glu-A1（平均值为15.11%）。

表2列出了75个参试小麦品种的27种HMW-GS组合形式、出现频率、平均蛋白质含量。从表3可以看出，从蛋白质含量水平上看，平均值排在前三位的亚基组合只在1个或2个品种中出现。而1，8，5+10亚基组合蛋白质含量较高且在三个品种中出现，有一定利用价值。

2.4 参试品种HMW-GS与蛋白质含量的相关分析

相关分析（表3）表明，在Glu-A1、Glu-B1及Glu-D1三位点上得到的单个亚基只有亚基8和亚基5+10与蛋白质含量呈显著相关，其余亚基与蛋白质含量的相关均不显著；亚基组合1，7+8，5+10；N，8，5+10；1，17+18，2+12与与蛋白质含量呈显著相关。

3 讨论

高分子量麦谷蛋白亚基及其组成与小麦品质关系密切，而蛋白质含量是衡量小麦品质的一个重要指标，前人的研究已说明了这一点[1-9，11]。本试验从亚基组成、出现频率及与蛋白质含量关系方面进行了研究。结果表明，参试品种在Glu-1三位点上一共出现了15种亚基和27种亚基组合。其中三位点出现频率较高的亚基有1、7+8、7+9、2+12、5+10，频率较高的亚基组合有1，7+9，2+12和1，7+8，2+12。这说明在参试品种中存在丰富的该类亚基及亚基组合。

试验研究还表明，亚基及其组合与蛋白质含量关系表现为Glu-B1（平均值为15.35%）>Glu-D1（平均值为15.31%）>Glu-A1（平均值为15.11%），蛋白质平均含量高的有亚基1、8、5+10（不包括少数品种出现的亚基类型）以及亚基组合1，7+9，12；N，7+9，5+12；N，14+15，2+12；1，8，5+10等，但亚基组合1，7+9，12；N，7+9，5+12；N，14+15，2+12只在1个或2个品种中出现，仅作参考。相关分析也表明，亚基组合1，7+8，5+10；N，8，5+10；1，17+18，2+12与蛋白质含量具有显著相关，N，8，5+10和1，17+18，2+12因其所占品种数量较少，可作试验参考。因此，在今后的品质育种工作中可以重点考虑Glu-B1位点，可以重点考虑亚基1，8，7+8，5+10及其组合。

此次试验中，有些亚基或其组合的品种数很少，使得个别位点亚基变异引起的品质差异未能充分体现。另外，蛋白质含量与诸多因素有关，高分子量麦谷蛋白亚基只是其中之一。再者，亚基提取方法的不同、亚基鉴定方法的偏差、亚基的不同组合效应以及亚基的含量等都会对蛋白质含量有影响，而蛋白质含量测量方法的不同也会对试验研究结果有一定影响，这些因素进而都会影响其与品质的关系。因而，Glu-1三位点亚基及其组合对蛋白质含量的准确效应及相互关系还有待进一步研究。

参考文献：

[1] LAWRENCE G J，MACRITCHIE F. Dough and baking quality of wheat of wheat lines deficient in glutein subunits. controlled by the Glu-A1， Glu-B1 and Glu-D1[J]. J Cereal Sci，1988，7（2）：109-112.

[2] SHEWRY P R， HALFORD N G， TATHAM A S，et al. High mole cular weight subunits of wheat glutenin[J]. Journal of Ceceal Science，1992，15：105-120.

[3] 张学勇，董玉琛，游光侠，等.中国小麦大面积推广品种及骨干亲本的高分子量谷蛋白亚基组成分析[J].中国农业科学，2001，34（4）：355-362.

[4] NAKAMURA H. Alleic variation at high molecular weight glutenin subunit loci， Glu-A1，Glu-B1 and Glu-D1，in Japanese and Chinese hexaploid wheats[J]. Euphytica，2000，112：187-193.

[5] 程国旺，徐 风，马传喜，等.小麦高分子量谷蛋白亚基组成与面包烘烤品质关系的研究[J].安徽农业大学学报，2002，29（4）：369-372.

[6] 朱金宝，刘广田，张树榛，等.小麦籽粒高、低分子量谷蛋白亚基及其与品质关系的研究[J].中国农业科学，1996，29（1）：34-39.

[7] 赵 和，卢少源，李宗智.小麦高分子量麦谷蛋白亚基遗传变异及其与品质和其它农艺性状关系的研究[J].作物学报，1994，20（1）：67-75.

[8] 宋建民，刘爱峰，吴祥云，等.高分子量谷蛋白亚基组成及其含量与小麦品质关系研究[J].中国农业科学，2003，36（2）：128-133.

[9] WEEGELS P L， HAMER R J， SCHOFIELD J D. Functional properties of wheat glutenin[J]. Jurnal of Cereal Science， 1996， 23：1-18.

[10] 郭尧君.蛋白质电泳实验技术[M].北京：科学出版社， 2001.

[11] PAYNE P I，LAWRENCE G J. Catalogue of alleles fir the complex gene loci，Glu-Bi and Glu-Di，which wcode for high molecular weight subunits of gluteniny in hexaploid wheat[J].Ceral Research Commuwications，1983，11：29-35.

[3] 张学勇，董玉琛，游光侠，等.中国小麦大面积推广品种及骨干亲本的高分子量谷蛋白亚基组成分析[J].中国农业科学，2001，34（4）：355-362.

[4] NAKAMURA H. Alleic variation at high molecular weight glutenin subunit loci， Glu-A1，Glu-B1 and Glu-D1，in Japanese and Chinese hexaploid wheats[J]. Euphytica，2000，112：187-193.

[5] 程国旺，徐 风，马传喜，等.小麦高分子量谷蛋白亚基组成与面包烘烤品质关系的研究[J].安徽农业大学学报，2002，29（4）：369-372.

[6] 朱金宝，刘广田，张树榛，等.小麦籽粒高、低分子量谷蛋白亚基及其与品质关系的研究[J].中国农业科学，1996，29（1）：34-39.

[7] 赵 和，卢少源，李宗智.小麦高分子量麦谷蛋白亚基遗传变异及其与品质和其它农艺性状关系的研究[J].作物学报，1994，20（1）：67-75.

[8] 宋建民，刘爱峰，吴祥云，等.高分子量谷蛋白亚基组成及其含量与小麦品质关系研究[J].中国农业科学，2003，36（2）：128-133.

[9] WEEGELS P L， HAMER R J， SCHOFIELD J D. Functional properties of wheat glutenin[J]. Jurnal of Cereal Science， 1996， 23：1-18.

[10] 郭尧君.蛋白质电泳实验技术[M].北京：科学出版社， 2001.

[11] PAYNE P I，LAWRENCE G J. Catalogue of alleles fir the complex gene loci，Glu-Bi and Glu-Di，which wcode for high molecular weight subunits of gluteniny in hexaploid wheat[J].Ceral Research Commuwications，1983，11：29-35.

[3] 张学勇，董玉琛，游光侠，等.中国小麦大面积推广品种及骨干亲本的高分子量谷蛋白亚基组成分析[J].中国农业科学，2001，34（4）：355-362.

[4] NAKAMURA H. Alleic variation at high molecular weight glutenin subunit loci， Glu-A1，Glu-B1 and Glu-D1，in Japanese and Chinese hexaploid wheats[J]. Euphytica，2000，112：187-193.

[5] 程国旺，徐 风，马传喜，等.小麦高分子量谷蛋白亚基组成与面包烘烤品质关系的研究[J].安徽农业大学学报，2002，29（4）：369-372.

[6] 朱金宝，刘广田，张树榛，等.小麦籽粒高、低分子量谷蛋白亚基及其与品质关系的研究[J].中国农业科学，1996，29（1）：34-39.

[7] 赵 和，卢少源，李宗智.小麦高分子量麦谷蛋白亚基遗传变异及其与品质和其它农艺性状关系的研究[J].作物学报，1994，20（1）：67-75.

[8] 宋建民，刘爱峰，吴祥云，等.高分子量谷蛋白亚基组成及其含量与小麦品质关系研究[J].中国农业科学，2003，36（2）：128-133.

[9] WEEGELS P L， HAMER R J， SCHOFIELD J D. Functional properties of wheat glutenin[J]. Jurnal of Cereal Science， 1996， 23：1-18.

[10] 郭尧君.蛋白质电泳实验技术[M].北京：科学出版社， 2001.

[11] PAYNE P I，LAWRENCE G J. Catalogue of alleles fir the complex gene loci，Glu-Bi and Glu-Di，which wcode for high molecular weight subunits of gluteniny in hexaploid wheat[J].Ceral Research Commuwications，1983，11：29-35.