审定小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基（HMW—GS）组成分析

陈泠　许恒　佟汉文　朱展望　刘易科　张宇庆　邹娟　鲍文杰　高春保

摘要：为了解育种亲本中审定小麦（Triticum aestivum Linn.）品种的品质状况，采用SDS-PAGE技术对127份审定品种高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成进行分析。结果表明，共发现10种等位基因变异和17种亚基组合类型，其中Glu-A1位点以亚基Null（47.24%）和1（48.03%）为主，Glu-B1位点以7+8（44.09%）和7+9（44.09%）为主，Glu-D1位点只有亚基2+12（70.08%）和5+10（29.92%），总体品质评分为7.12。2002—2011年比1992—2001年审定品种品质有所提升，优质亚基2*、14+15、17+18和5+10出现频率相对提高了，但需注意1亚基频率降低较多。同时，5+10亚基频率仍需提高。另外，还需导入其他亚基种类，以丰富中国小麦HMW-GS组成多样性，提高优质亚基及优质亚基组合频率，改善小麦加工品质。

关键词：小麦（Triticum aestivum Linn.）；高分子质量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）；品质

中图分类号：S512.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）24-6330-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.061

Abstract：In order to investigate the quality of wheat varieties as breeding parents， SDS-PAGE technique was used to analyze the HMW-GS composition of 127 wheat varieties. 10 HMW-GS alleles and 17 subunit combination were detected. The subunits Null （47.24%）， 1（48.03%）， 7+8 （44.09%） and 7+9 （44.09%） were the major subunits on locus Glu-A1 and Glu-B1. Only two subunits 2+12 （70.08%） and 5+10 （29.92%） were detected on locus Glu-D1. The average quality score was 7.12. Comparative analysis of wheat varieties approved from 2002 to 2011 and 1992 to 2001， the frequencies of quality subunits， such as 2*， 14+15， 17+18 and 5+10， were enhanced. While the frequency of 1 subunit was reduced more often， and should be concerned and improved in future. The frequency of subunit 5+10 also should be increased too. Meanwhile， the introduction of other subunits to Chinese wheat varieties would abundant the diversity of HMW-GS composition. Through improving the frequencies of quality subunits and combinations， the processing quality of wheat would be improved.

Key words：wheat； HMW-GS； quality

小麦（Triticum aestivum Linn.）高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）与小麦加工品质密切相关，不同的HMW-GS对品质的影响不同[1]，经前人研究发现，亚基1、2*、7+8、13+16、14+15、17+18和5+10对小麦加工品质起正向作用，被称为优质亚基[2-4]。中国小麦品种比国外小麦品种品质差的主要原因之一就是中国小麦HMW-GS组成较差，缺乏优质亚基和优质亚基组合[5]。通过研究现有小麦种质资源HMW-GS组成，可初步了解小麦的加工品质，从而有目的地引入优质或特异等位基因，改良小麦HMW-GS组成，提高小麦品质。

审定品种是通过生产试验，具有高产、抗逆或优质等特点的品种资源，可作为育种亲本用于新品种培育。因此，本研究选择了适合湖北省气候的审定品种127份，审定年份从1992 — 2011年，分析其HMW-GS组成和变化特点，以便为培育优质小麦新品种提供参考资料和种质资源。

1 材料与方法

1.1 材料

从本课题组育种亲本中选择了审定小麦品种127份，包括湖北省品种18份，河南省品种27份，江苏省品种20份，另外还有陕西省品种12份，四川省品种11份，山西省10份，北京市品种9份，贵州省和河北省品种各5份，山东省品种4份，安徽省品种3份，甘肃省品种2份和云南省品种1份。现保存于湖北省农业科学院粮食作物研究所小麦育种栽培课题组。

1.2 方法

1.2.1 小麦种子蛋白的提取 选取单粒饱满小麦种子，用锤子砸碎后装入1.5 mL 离心管中，加入700 μL样品提取液[0.062 5 mol/L Tris-HCl，pH 6.8；2%（W/V）SDS；0.002%（W/V）溴酚蓝；5%（V/V）β-巯基乙醇]，涡旋振荡1 min，室温放置半天。振荡混匀后沸水浴5 min，冷却至室温，12 000 r/m离心10 min，吸取上清100～200 μL于PCR管中，保存在-20 ℃冰箱备用。每份材料随机取3粒种子提取蛋白，若电泳结果显示HMW-GS组成为异质材料，再取3～6粒种子进行分析，以重复次数最多的结果作为该材料的真实亚基组成。

1.2.2 SDS-PAGE电泳 采用SDS不连续缓冲系统，分离胶浓度为12%（T=12%，C=2.67%，pH8.8），浓缩胶浓度为5%（T=5%，C=2.67%，pH6.8），电泳槽型号为JY-SZ7。将5×的Tris-甘氨酸缓冲液[0.125 mol/L Tris，1.25 mol/L 甘氨酸，0.5%（W/V）SDS]用蒸馏水稀释成1×后用作电泳缓冲液，上样量为10 μL，30 mA恒流电泳12 h。对照品种为中国春（Null，7+8，2+12），CIMMYT小麦36thIBWSN-13（1，7+9，5+10）。

1.2.3 染色 电泳后凝胶先用自来水漂洗1次，经染色液[0.1%（W/V）考马斯亮蓝R-250，25%（V/V）异丙醇，10%（V/V）冰醋酸]染色3～5 h或过夜后，再用自来水脱色2 d以上，电泳结果拍照保存。

1.2.4 HMW-GS的命名及品质评分 高分子量麦谷蛋白亚基的命名参照Payne等[6]建立的命名系统，品质评分参考Payne等[2]和李艳丽等[7]的评分标准。

2 结果与分析

2.1 审定品种HMW-GS组成类型、频率与品质评分

127份审定小麦品种HMW-GS亚基组合类型见表1。由表1可知，共检测到17种HMW-GS亚基组合类型，其中以“1，7+8，2+12”（8分）、“Null， 7+8，2+12”（6分）和“Null，7+9，2+12”（5分）组合类型的出现频率最高，分别为15.75%、17.32%和18.11%，占总体的一半；其中评分为10分的品种占9.45%，8分及以上品种占46.45%，品质平均分为7.18分。

根据审定时间的跨度为20年，将其划分为两个阶段（表2），1992-2001年审定品种共出现10种HMW-GS亚基组合类型，以“1，7+8，2+12”（评分8）、“1，7+9，2+12”（评分7）、“Null，7+8，2+12”（评分6）和“Null，7+9，2+12”（评分5）组合类型的出现频率最高，分别为21.95%、14.63%、17.07%和19.51%，共计73.16%，其他6种组合出现频率相对较小，品质平均分为7.12。2002-2011年审定品种有17种HMW-GS亚基组合类型，“1，7+8，2+12”（评分8）、“Null，7+8，2+12”（评分6）和“Null，7+9，2+12”（评分5）组合类型的出现频率最高，分别为12.79%、17.44%和17.44%，共计47.67%，各组合类型出现频率相对分布均匀，差异小，品质平均分相对1992—2001年审定品种略有提高，为7.21。

2.2 HMW-GS等位变异类型和频率

127份审定小麦品种中Glu-1位点共检测到10种等位变异（表3），Glu-A1位点有3种变异，以亚基Null和1为主，2*亚基较少，仅占4.72%。Glu-B1位点有5种变异，以7+8和7+9为主，各占44.09%，亚基14+15占9.45%，而6+8和17+18亚基出现频率很低。Glu-D1位点变异较少，仅有2种变异，2+12为主要等位变异，占70.08%。相对于1992-2001年，2002-2011年审定品种Glu-A1位点上优质亚基1的出现频率从56.10%降低到44.19%，变化较大，优质亚基2*的出现频率有少量提高；而Glu-B1位点的等位变异增加了2种类型，亚基的出现频率变化不大；Glu-D1位点上优质亚基5+10的出现频率提高较多，从1992-2001年的19.51%增加到34.88%。

3 讨论

对127份审定小麦品种的HMW-GS组成分析发现，Glu-1位点上的等位变异只有10种，组合类型仅17种，多样性欠丰富。Glu-A1位点以Null和1为主，Glu-B1位点以7+8和7+9为主，Glu-D1位点以2+12为主，但2*、14+15和17+18等优质亚基的出现频率相对很低，仅为0%～9.45%。刘春雷等[8]对河南省722份小麦新品系HMW-GS组成分析发现，共检测到12种等位基因变异和20种亚基组合，以1、7+9和2+12为主要等位基因变异，未发现2*优质亚基，亚基13+16和17+18出现频率仅为0.83%和0.14%。杨丹等[9]对北方麦区小麦品种分析发现，共有12种等位基因变异和24种亚基组合类型，以1、7+9和5+10的出现频率最高，但亚基2*、13+16、14+15和17+18的出现频率很低。陈卫国等[10]分析了山西不同来源小麦品种的HMW-GS组成，发现Glu-1位点共有18种等位变异和34种组合类型，以Null、7+8和2+12为主，优质亚基2*、13+16、14+15和17+18的出现频率仍是最低的。本研究结果与前人研究结果一致[8-10]，因此，有必要增加优质亚基的导入，丰富中国小麦品种HMW-GS多样性和提高小麦加工品质。

对比1992—2001年和2002—2011年审定品种HMW-GS组成的变化，发现优质亚基1的出现频率降低较多，需引起注意。而优质亚基5+10出现频率有较大的提高，但仍处于较低水平，还需继续提高。

本研究发现127份国内审定小麦品种HMW-GS组成多样性欠丰富，缺少优质亚基和优质亚基组合。而国外小麦品种中优质亚基2*、17+18和5+10等出现频率很高且优质亚基组合较多[7，11]，可多引入这些国外小麦品种资源，改良中国小麦HMW-GS组成，提升小麦加工品质。

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