安徽省小麦产业体系展示品种HMW-GS组分及GMP的研究

颛孙湘溪，包晓婷，郑文寅，张文明，郭文善，姚大年,

(1.安徽农业大学农学院/农业部黄淮南片小麦生物学与遗传育种重点实验室/安徽省粮食作物协同创新中心，安徽合肥 230036；2.扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏扬州 225009)

安徽省小麦产业体系展示品种HMW-GS组分及GMP的研究

颛孙湘溪1，包晓婷1，郑文寅1，张文明1，郭文善2，姚大年1,2

(1.安徽农业大学农学院/农业部黄淮南片小麦生物学与遗传育种重点实验室/安徽省粮食作物协同创新中心，安徽合肥 230036；2.扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏扬州 225009)

为了解安徽省淮北及黄淮麦区的小麦加工品质，以52个安徽省小麦产业体系展示品种为材料，分析了供试小麦品种HMW-GS的组成和分布、谷蛋白聚合体(GMP)含量、小麦蛋白质含量、Zeleny沉降值及湿面筋含量。结果表明，52个供试小麦品种的HMW-GS变异类型众多，共发现13种变异类型，包含6种优质亚基类型；共出现了21种HMW-GS组合。按照GMP、蛋白质、湿面筋含量及Zeleny沉降值可将52个供试品种分为4类。供试品种的品质评分介于4～10分之间，平均7.4分。基因位点 Glu-A1含有1亚基的品种，GMP含量高于含有Null亚基的品种。

小麦；高分子量麦谷蛋白亚基；品质评分；谷蛋白聚合体

小麦的蛋白质含量及特性直接影响小麦的面粉及加工品质。谷蛋白的结构、数量以及组分不同是小麦品质性状差异的主要因素。籽粒胚乳中，高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)约为储藏蛋白含量的10%，其质量与数量对小麦的面粉品质、面团粘弹性、面包烘烤品质有重要影响[1-2]。

Payne等[3]认为，HMW-GS各亚基对面包评分的贡献为5+10>1=2*=17+18=7+8=13+16>7+9=2+12=3+12>7=6+8=4+12=Null，分别为4～1分；魏益民等[4]研究认为，14+15亚基的评分为3分。

小麦的HMW-GS与谷蛋白聚合体(GMP)关系密切，HMW-GS由第一同源染色体长臂的基因位点Glu-1控制,每一个位点分别编码x与y型亚基[5]。Weegels等[6]认为，HMW-GS的y型亚基相对含量增加，GMP总量提高，烘烤品质变优。研究表明，影响小麦面团弹性的不是GMP的总含量，而是不溶性GMP的含量；GMP粒度大小与面团强度显著正相关，可作为面筋强度及面包体积的预测指标[7-8]。

本研究抑对安徽小麦产业体系展示品种的HMW-GS组分、分布及品质评分等进行研究，测定供试品种的GMP、蛋白质、湿面筋含量及Zeleny沉降值，分析HMW-GS组分与GMP含量的关系，为未来安徽省淮北地区与黄淮麦区等区域的小麦育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

参试材料为52个参与安徽小麦产业体系的小麦展示品种，种植于安徽省涡阳县小麦品种展示区，2014年10月播种，2015年6月收获。对照为中国春(N，7+8，2+12)和Lancota，低分子量蛋白质Marker由上海生工生物公司提供。

1.2 HMW-GS的检测

1.2.1 HMW-GS的提取

取3粒小麦种子，磨碎混匀，称取0.06 g于2.0 mL离心管中；向离心管中加入400 μL样品提取液，涡旋混匀，150 r·min-12 h，12 000 r·min-1离心5 min，上清液4 ℃储存备用。

1.2.2 HMW-GS的分离

采用SDS-PAGE进行HMW-GS检测，分离胶浓度为10%，浓缩胶为5%；取7 μL 1.2.1中提取的上清液上样；20 mA、80 V电泳7 h；考马斯亮蓝R-250染色16～18 min，取出并脱色过夜；X光胶片观察灯上观察、拍照、保存。

1.2.3 HMW-GS的品质评分

参照Payne等[3]的方法，对52份供试小麦品种的HMW-GS进行品质评分。

1.3 GMP含量的测定

GMP含量的测定采用改良的Weegles[9]方法。取全麦粉0.05 g于1.5 mL离心管中，加1 mL 1.5%的SDS溶液，震荡后置于4℃冰箱中隔夜静置；8 000 r·min-1离心20 min，弃上清液；加1 mL双蒸水，涡旋混匀，10 000 r·min-1离心8 min，弃上清液，2次重复；加1 mL双蒸水、4 mL双缩脲试剂，涡旋混匀，40 ℃水浴25 min，8 000 r·min-1离心8 min，移上清液于离心管中，每个样品3次重复。使用普析TU-1810紫外分光光度计，于波长540 nm处测量反应后体系吸光值，以4倍稀释双缩脲试剂为空白对照。

1.4 小麦品质参数测定

采用Foss近红外分析仪测定供试样品的蛋白质含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值参数。

1.5 数据处理

采用Excel、DPS、Quantity One等软件进行数据的计算、绘图、统计及电泳图谱的分析。

2 结果与分析

2.1 安徽小麦产业体系展示品种的HMW-GS

2.1.1 HMW-GS及其组合类型的分布

52个小麦品种的HMW-GS共有13种类型，21种亚基组合(表1和图1)。使用Quantity One软件将各小麦品种电泳图谱与标准对比发现，基因位点 Glu-A1具有2种亚基类型，为1和Null，各占50.0%； Glu-B1位点具有7种亚基类型，即7+8、7+9、6+8、13+16、13+19、14+15和17+18，分别占48.1%、15.4%、1.9%、3.8%、1.9%、3.8%和25.0%； Glu-A1位点具有4种亚基类型，为2+12、3+12、4+12和5+10，分别占11.5%、11.5%、30.8%和46.2%。其中，优质亚基1、7+8、13+16、14+15、17+18和5+10的分布比例为50.0%、48.1%、3.8%、3.8%、25.0%和46.2%。

M:蛋白质分子量标准；CS:中国春；L：Lancota；1:山农20；2:金禾9123；3:皖科1094；4:农科A09；5:山农17；6:紫麦19号；7:青农2号；8;邯麦6331；9:皖农09157；10:连麦2号；11:新麦26；12:郑麦379；13:郑麦7698；14:周麦28；15:烟5286；16:烟5158；17:淮麦20；18:淮麦20；19:淮麦33；20:淮麦29；21:中原6号；22:谷神6号；23:华成3366；24:涡麦23；25:泰州28；26:连麦6号。

M:Protein marker；CS:Chinese Spring；L：Lancota；1:Shannong 20；2:Jinhe 9123；3:Wanke 1094；4:Nongke A09；5:Shannong 17；6:Zimai 19；7:Qingnong 2；8:Hanmai 6331；9:Wannong 09157；10:Lianmai 2；11:Xinmai 26；12:Zhengmai 379；13:Zhengmai 7698；14:Zhoumai 28；15:Yan 5268；16:Yan 5158；17:Huaimai 20；18:Huaimai 20；19:Huaimai 33；20:Huaimai 29；21:Zhongyuan 6；22:Gushen 6；23:Huacheng 3366；24:Guomai 23；25:Taizhou 28；26:Lianmai 6.

图1 部分小麦品种的HMW-GS电泳图谱

Fig.1 HMW-GS diagrams of some wheat cultivars

表1 52个小麦品种HMW-GS的类型及其品质评分

Table 1 HMW-GS type and quality scores of 52 wheat varieties

品种CultivarGlu⁃1A1B1D1评分Score品种CultivarGlu⁃1A1B1D1评分Score淮麦20 Huaimai20Null7+84+125涡麦99 Guomai9917+84+127烟5158 Yan515817+85+1010华成869 Huacheng869117+185+1010烟5268 Yan526817+85+1010皖麦68 Wanmai6817+84+127周麦28 Zhoumai28Null17+185+108涡麦9号 Guomai917+84+127郑麦7698 Zhengmai7698Null7+85+108泰农19 Tainong19117+185+1010郑麦379 Zhengmai379Null7+95+107金禾9123 Jinhe9123Null7+83+126新麦26 Xinmai26Null7+85+108山农20 Shannong20Null13+163+126连麦2号 Lianmai2Null17+185+108安农0711 Annong0711Null17+184+125皖农09157 Wannong09157Null7+82+126鑫麦8号 Xinmai817+84+127邯麦6331 Hanmai6331Null7+85+108济麦22 Jimai22Null7+84+125淮麦33 Huaimai33117+183+128中原6号 Zhongyuan6117+185+1010青农2号 Qingnong2Null17+185+108谷神6号 Gushen6113+192+125紫麦19号 Zimai19Null6+82+124邢麦13 Xingmai13113+163+128淮麦29 Huaimai2917+85+1010未来0818 Weilai0818Null7+94+124山农17 Shannong17Null17+185+108淮麦22 Huaimai2217+84+127农科A09 NongkeA09Null7+95+107乐麦L598 LemaiL59817+84+127华成3366 Huacheng3366Null17+185+108淮麦35 Huaimai3517+92+127涡麦23 Guomai23Null14+154+125明麦1号 Mingmai117+85+1010泰州28 Taizhou28Null7+82+126良星66 Liangxing6617+85+1010连麦6号 Lianmai6117+185+1010洛麦29 Luomai29114+152+128皖科1094 Wanke1094117+185+1010百农207 Bainong20717+94+126良星77 Liangxing77Null7+84+125烟农999 Yannong99917+85+1010郑麦101 Zhengmai101Null7+83+126周麦27 Zhoumai2717+84+127宿3130 Su3130Null17+185+108安0817 An081717+83+128龙科091 Longke09117+85+1010皖科06725 Wanke06725Null7+94+124徐麦33 Xumai33Null7+95+107皖科121979 Wanke121979Null7+94+124

供试小麦品种含4～5个HMW-GS，其亚基组合共21种类型。具有1/7+8/5+10和1/7+8/4+12亚基组合的品种最多，均占13.5%；其次为Null/17+18/5+10组合的品种，占11.5%；再次为1/17+18/5+10组合的品种，占总数的9.6%；而组合为Null/7+8/4+12、Null/7+8/5+10、Null/7+9/5+10和Null/7+9/4+12的品种，各占品种总数的5.8%；其余的13种组合类型的品种占品种总数的28.7%(表2)。

2.1.2 HMW-GS的品质评分

由表1可知，52个供试品种的HMW-GS评分在4～10分之间，平均7.4分。 Glu-A1品质评分平均2.0分， Glu-B1平均2.8分， Glu-D1平均2.6分(表3)。

表2 52份小麦品种HMW-GS的不同组合

Table 2 Different composition of HMW-GS of 52 wheat varieties

HMW⁃GS的组合CompositionofHMW⁃GSGlu⁃A1Glu⁃B1Glu⁃D1品种数量Numbersofvarieties频率Frequency/%HMW⁃GS的组合CompositionofHMW⁃GSGlu⁃A1Glu⁃B1Glu⁃D1品种数量Numbersofvarieties频率Frequency/%17+85+10713．5Null7+83+1223．817+84+12713．5Null7+82+1223．817+83+1211．9Null7+85+1035．8117+183+1211．9Null17+185+10611．5117+185+1059．6Null17+184+1211．9113+192+1211．9Null6+82+1211．9113+163+1211．9Null7+95+1033．817+94+1211．9Null7+94+1233．817+92+1211．9Null14+154+1211．9114+152+1211．9Null13+163+1211．9Null7+84+1235．8

表3 HMW-GS的分布及品质评分

Table 3 Variations and scores of HMW-GS

Glu⁃1等位基因Allele亚基Subunit品种数量Numberofvarieties占比Ratio%品质得分Qualityscore平均得分AveragescoreA1a12650．0782．0cNull2650．026B1b7+82548．1752．8c7+9815．416d6+811．91f13+1623．86g13+1911．90h14+1523．86i17+181325．039D1a2+12611．5122．6b3+12611．512c4+121630．816d5+102446．296

2.1.3 HMW-GS的特征分析

供试的52个小麦品种中，HMW-GS及其亚基组合类型较为复杂，具有一定的遗传多样性。其中，对品质得分贡献最大的5+10亚基(4)出现频率较高，为46.2%。亚基组合以1/7+8/5+10和1/7+8/4+12出现频率最高，均含有2种以上优质亚基(1，7+8，5+10)。在多种亚基组合中，品质较差的亚基组合Null/6+8/2+12和Null/7+9/4+12占有一定比例。因此在加快安徽小麦品质改良的过程中，仍需要进一步优化亚基类型，以达到提高专用小麦品质的目的。

2.2 供试品种的GMP含量

2.2.1 GMP含量及其他品质参数的聚类分析

采用最长距离法对供试的52个小麦品种的GMP、蛋白质、湿面筋含量及Zeleny沉降值进行聚类，可将供试品种聚为4类(图2)，淮麦20、安农0711、泰农19等18个品种聚为第Ⅰ类，GMP含量变动范围为0.91%～8.04%，平均值为5.18%，蛋白质含量、Zeleny沉降值和湿面筋含量的变动范围分别为13.67%～15.47%、36.37～40.57 mL和25.47%～34.07%，平均值分别为14.42%、38.57 mL和31.58%。新麦26、农科A09、皖科121979等12个品种聚为第Ⅱ类，GMP的变动范围为1.39%～7.02%，GMP含量的平均值为4.38%，蛋白质含量、Zeleny沉降值和湿面筋含量的变动范围分别为14.80%～16.70%、40.96 ～44.67 mL、31.97%～37.00%，平均值分别为15.27%、42.30 mL和33.59%。烟5158、周麦28、皖农09157等21个品种聚为第Ⅲ类，GMP的变动范围为1.39%～7.00%，GMP含量的平均值为4.26%，蛋白质含量、Zeleny沉降值和湿面筋含量的变动范围分别为12.73%～13.10%、24.73～28.57 mL和26.93%～29.00%，平均值分别为14.07%、32.96 mL和30.48%。中原6号聚为第Ⅳ类，GMP含量为5.90%，蛋白质含量、Zeleny沉降值和湿面筋含量分别为12.73%、24.73 mL和26.93%。

图2 52份供试小麦品种GMP含量与品质参数的聚类分析

2.2.2 不同HMW-GS组合与GMP及湿面筋含量的关系

在21个HMW-GS组合类型中，含有1亚基的品种的平均GMP含量高于含有Null亚基的品种。亚基组合null/17+18/5+10，1/7+8/5+10和1/7+8/4+12出现频率较高，其GMP平均含量均超过5.0%，湿面筋平均含量均超过31.0%。HMW-GS组合类型Null/7+8/3+12与Null/7+8/5+10，含有优质亚基7+8与5+10，但因为含有Null亚基，GMP含量平均值最低，仅为2.0%(表4)。本研究中，小麦HMW-GS组合与湿面筋含量的相关性不显著。

表4 不同HMW-GS组合的GMP、湿面筋含量

Table 4 GMP and wet gluten content of different composition of HMW-GS

HMW⁃GS的组合CompositionofHMW⁃GSGlu⁃A1Glu⁃B1Glu⁃D1品种数量NumberGMP含量GMPcontent/%平均值Average范围Range湿面筋含量Wetglutencontent/%平均值Average范围Range17+85+1075．302．72～7．2031．3328．60～33．1417+84+1276．605．30～8．2331．0429．00～34．0017+83+1217．007．0030．5930．59117+183+1210．450．4525．4725．47117+185+1053．701．40～5．9330．5426．93～33．60113+192+1214．404．4031．5731．57113+163+1214．104．1033．3333．3317+94+1217．007．0031．9731．9717+92+1217．007．0031．6731．67114+152+1214．204．2030．5330．53Null7+84+1233．592．12～5．7532．8932．30～33．63Null7+83+1222．301．40～3．2130．6029．63～31．57Null7+82+1223．302．70～3．9030．8029．53～32．07Null7+85+1032．200．90～3．6033．7831．80～37．00Null17+185+1064．802．80～7．1031．6230．40～33．80Null17+184+1213．903．9031．9331．93Null6+82+1212．602．6031．6331．63Null7+95+1033．802．72～5．2030．7828．40～33．30Null7+94+1235．402．42～8．0533．6333．00～34．07Null14+154+1214．004．0030．9030．90Null13+163+1215．905．9033．7333．73

3 讨 论

小麦HMW-GS类型对小麦烘烤品质有重要影响。特别是优质亚基，与小麦烘烤品质相关性显著[10]。研究表明，HMW-GS总积累量与蛋白质和GMP的含量等品质性状指标呈极显著正相关；小麦品质类型差异的一个重要因素可能是HMW-GS亚基的积累程度不同；GMP含量可以作为面包体积的预测指标[11]。HMW-GS类型影响小麦GMP含量， Glu-A1基因位点1亚基与GMP含量呈显著正相关，可以作为小麦面包体积预测的参考指标[12-13]。

通过对安徽省小麦产业体系的52份小麦品种的HMW-GS组分分析得出，供试品种HMW-GS变异广泛，参试材料呈现13种变异类型，亚基组合有21种类型，优质亚基比率较高。在 Glu-A1基因位点，1亚基的比例占50%；在 Glu-B1位点7+8、13+16、14+15、17+18分别占48.1%、3.8%、3.8%、25%；在 Glu-D1基因位点，5+10亚基占46.2%。供试品种的烘烤品质评分平均为7.4分，得分于4～10分之间。说明供试品种中，有较多的品种烘烤品质表现良好。

本试验所选用52个品种的主要推广区域为安徽省淮北地区及黄淮麦区等区域，这些品种大多含有对烘烤品质影响较大的优质亚基。以近期育成品种含有的优质亚基比例较高。说明近年来，安徽等地区的小麦育种工作，已经比较重视优质亚基的改良。

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Study on the Composition and Distribution of the HMW-GS and GMP Content of the Wheat Varieties from Wheat Industrial and Technological System in Anhui Province

ZHUANSUN Xiangxi1，BAO Xiaoting1，ZHENG Wenyin1，ZHANG Wenming1，GUO Wenshan2，YAO Danian1,2

(1.College of Agronomy,Anhui Agricultural University/Key Laboratory of Wheat Biology,Genetic and Breeding in Huang-Huai Southern Areas, Ministry of Agriculture/Co-Innovation Center for Grain Crops of Anhui Province, Hefei,Anhui 230036,China; 2.Co-Innovation Center for Modern Production Technology in Grain Crops of Jiangsu Province,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225009,China)

The processing quality of wheat is closely related to high molecular weight glutenin subunit (HMW-GS). In order to improve wheat processing quality in the north along Huaihe river in Anhui province and Huang-Huai area,52 wheat varieties,which were provided by the wheat industrial and technological system in Anhui province,were selected as materials to analyze the diversity of HMW-GS,determine the gluten polymers(GMP) content,and analyze the contents of wheat protein and wet gluten as well as the Zeleny sedimentation value. The results showed that the variations of HMW-GS in these wheat varieties were rich,and 13 types of variations were found,including six subunits related to good quality. There were 21 HMW-GS compositions.52 varieties were clussified to 4 type according to content of GMP,protein,wet gluten and Zeleny value.According to the quality scoring method by Payne,the score ranked from 4 to 10,with the average of 7.4.And the GMP content of varieties containing Glu-A1 alleles was higher than that of the Null allele.

Wheat; High molecular weight glutenin subunit; Quality score; Gluten polymers

2016-04-19

2016-05-03

国家自然科学基金项目(31371615)；安徽省自然科学基金项目(1608085MC70)

E-mail：xixi911125@qq.com 通讯作者：姚大年(E-mail:dnyao@163.com)

时间：2016-12-07

S512.1;S330

A

1009-1041(2016)12-1570-08

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20161207.1748.004.html