国外小麦品种资源HMW-GS组成分析

薛晓强

（山西运城农业职业技术学院，山西运城044000）

国外小麦品种资源HMW-GS组成分析

薛晓强

（山西运城农业职业技术学院，山西运城044000）

以11份国外小麦品种资源为材料，利用聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）技术，对小麦材料高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）的组成、Glu-1位点变异类型及亚基出现的频率进行检测分析。结果表明，小麦品种的Glu-A1位点编码的HMW-GS有2种类型，即2*和Null；Glu-B1位点编码的HMW-GS有4种类型，即7+9，6+ 8，7+18和6.8+20y；Glu-D1位点编码的HMW-GS有6种类型，即4+12，2+6.5，2+10，2+9，6.5和6+13。其中，Glu-A1位点上的2*亚基、Glu-B1位点上的6+8亚基、Glu-D1位点上的4+12亚基出现频率最高。

小麦；HMW-GS；等位变异；Glu-1

小麦籽粒中的麦谷蛋白和醇溶蛋白是形成面筋的主要成分，也是影响小麦加工品质的的主要因素[1-2]。小麦面粉的品质取决于胚乳中贮藏蛋白的组成和含量，按照其在离解剂中分子量大小及在不同溶剂中的相对溶解度可分为醇溶蛋白和谷蛋白[3-4]。其中，醇溶蛋白多态性高，主要决定面团的延展性和黏着性；高分子量麦谷蛋白（HMW-GS）和低分子量麦谷蛋白（LMW-GS）共同组成麦谷蛋白[5-7]，高分子量麦谷蛋白（HMW-GS）由Glu-1位点编码，主要决定着加工面团的弹性[8]。因此，研究小麦HMW-GS的组成对改良小麦品种有重要意义。

国外小麦种质资源在小麦育种中发挥着重要的作用[9-10]。本研究以国外的11份小麦品种为材料，这些材料具有生物产量高、营养品质好、抗逆性强、适应性广等特性，研究其蛋白亚基组成对于小麦品种的利用改良是非常重要的。

本试验采用SDS-PAGE方法对11份国外小麦品种资源的高分子量谷蛋白亚基组成进行分析，旨在为小麦品质性状育种筛选优质品种资源。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料共有11份，其中，澳大利亚的品种8份，捷克的品种3份。供试小麦品种及其来源列于表1。对照为中国春、济南17、中优9507。

表1 供试小麦品种名称及其来源

1.2 田间设计

2014年将试验材料种植于运城农业职业技术学院农场。田间种植按随机区组排列，2次重复，3行区，行长2 m，行距0.3 m。试验地肥力中等，田间管理按当地常规方法进行。成熟后的种子提取蛋白质。

1.3 试验方法

1.3.1 样品提取每份小麦种子用研钵磨碎后取50 mg，装入1.5 mL离心管中，加入150 μL1×sample buffer，涡旋20 min，10 000 r/min离心30 s，弃上清。65℃浸提2 h，中间摇晃3次，冷却至室温，10 000 r/min离心8 min，取上清并加入2×缓冲液，混匀后沸水煮浴5 min，然后离心备用[11-12]。

1.3.2 麦谷蛋白电泳分析HMW-GS的电泳参照李瑞等[13]和杨丹等[14]的试验方法进行。

制胶：采用10%的分离胶（pH值8.8）和3.0%的浓缩胶（pH值7.0）分离。交联度为2.6%，胶厚度为1.0 cm。

电泳：从左至右上样约20 μL，上样完后加电极缓冲液（pH值8.3）。接通电源，60～70 V电压30～40 min后，将电压调至70～80 V，当指示剂行至距底部约0.5 cm处停止电泳。

染色与脱色：用0.05%考马斯亮蓝的染色液染色过夜，蒸馏水脱色。在凝胶成像仪上观测照相、记录、分析。

2 结果与分析

2.111 份国外小麦品种HMW-GS组成

在供试的11份小麦品种资源中，共检测出12种HMW-GS，其中，Glu-A1上有Null和2*共2种；Glu-B1上有6+8，7+9，7+18和6.8+20y共4种，Glu-D1上有4+12，2+6.5，2+10，2+9，6.5和6+13共6种（表2）。

表2 不同小麦品种的HMW-GS组成

2.2 HMW-GS等位变异及频率

从表3可以看出，在供试的11份国外品种中，Glu-A1位点编码的HMW-GS有2种类型，即2*和Null，出现的频率分别为63.64%和36.36%，其中，2*亚基的出现频率较高；Glu-B1位点编码的HMW-GS共有4种变异类型，即7+9，6+8，7+18和6.8+20y，其中，出现频率较高的6+8亚基占54.55%；Glu-D1位点编码的HMW-GS有4+12，2+6.5，2+10，2+9，6.5和6+13共6种类型，其中，4+12亚基出现的频率较高，为36.36%。

表3 小麦品种的HMW-GS组合变异类型及频率

2.3 HMW-GS组成比较

从表4可以看出，在11份供试材料中，共检测到10种HMW-GS组合变异类型，其中，2*，6+8，6+13出现2次，频率为18.18%。单个位点编码的优质亚基（2*）的材料占54.55%；其他材料具有少见的特殊亚基组合，说明这11份小麦品种在HMW-GS组成类型上较为丰富。

表4 不同品种小麦HMW-GS组成及频率

3 讨论

近年来，提高小麦的品质特性已成为小麦育种的重要方向之一。我国小麦品种蛋白质含量较高，但面筋质量较差，加工优质面包的特性还有待提高[15]。麦谷蛋白（glutenin）和醇溶蛋白（gliadin）是形成小麦面筋的主要成分[15]，前者决定面团的弹性，而后者赋予面团延展性，因此，良好的面团延展性和弹性是决定优质面粉的重要因素。高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）约占小麦种子蛋白总量的10%[16]。HMW-GS分别由位于第一同源群染色体（1A，1B和1D）长臂上的Glu-A1，Glu-B1和Glu-D1位点的基因编码。这3个位点都有紧密连锁的2个基因，分别编码X-型亚基和y-型亚基。谷淑波等[17]研究表明，普通小麦品种大部分都包含1Bx，1Dx和1Dy亚基，而1Ax和1By亚基只在少部分的小麦资源中表达，1Ay亚基通常不表达。但在一些小麦近缘物种（如二倍体乌拉尔图小麦（Tlurartu）[18]、野生二粒小麦（Tldicoccoides）以及四倍体提莫菲维小麦（Tltimopheevi，AAGG）[19]）中报道有1Ay亚基的表达。本研究分析了11份国外小麦HMW-GS的组成类型，结果没有发现1Ay亚基的表达。

本研究对11份小麦材料的HMW-GS组成分析发现，Glu-A1位点编码的HMW-GS有2种类型即2*和Null，其中，2*的出现频率最高，为谷蛋白的优势亚基，这与六倍体小黑麦、波斯小麦及六倍体普通小麦相似[20]。

在Glu-B1位点编码的HMW-GS共有4种变异类型，即7+9，6+8，7+18和6.8+20y，其中，以6+8亚基出现频率最高；而普通小麦、硬粒小麦、栽培二粒小麦分别以7+18，6+8，7+8出现频率较高[21]。在Glu-D1位点编码的HMW-GS共有6种变异类型，大部分都是一些稀有亚基。本研究对11个国外小麦品种的HMW-GS组成进行了分析，既发现了常见的HMW-GS亚基，又发现一部分稀有亚基及其组合，这为小麦品质育种提供了优良的亲本材料。

［1］雷振生，刘丽，王美芳，等.HMW-GS和LMW-GS组成对小麦加工品质的影响[J].作物学报，2009，35（2）：203-210.

［2］刘春雷，杨雪，张丽琴，等.722份河南省小麦新品系高分子量谷蛋白亚基多样性分析[J].河南农业科学，2015，44（4）：46-48.

［3］陶先萍，李洪杰，李秀全，等.中国小麦地方品种内和品种间醇溶蛋白遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报，2006，7（4）：387-392.

［4］王银萍，李勇超，魏燕燕，等.黄淮麦区小麦品种高分子量谷蛋白亚基组成及遗传多样性分析[J].麦类作物学报，2006，26（5）：69-73.

［5］芦静，张新忠，李冬，等.新疆小麦品种及部分引进小麦品种资源的HMW-GS组成与分布[J].麦类作物学报，2008，28（6）：988-993.

［6］许永财，相吉山.春小麦品种（系）高分子量麦谷蛋白亚基分析[J].内蒙古农业科技，2006（3）：13-15.

［7］杨玉双.利用HMW-GS近等基因系评价不同等位变异对面包、面条加工品质的影响[D].泰安：山东农业大学，2009.

［8］董艳敏，李小辉，晏月明.小麦贮藏蛋白分子结构及其研究技术进展[J].麦类作物学报，2007，27（6）：1143-1149.

［9］袁汉民，张富国，陈东升，等.宁夏国外小麦种质资源考察、引进和利用[J].植物遗传资源学报，2012，13（2）：308-312.

［10］谢飒英，谢三刚，宋昱，等.31份国外小麦品种的HMW-GS组成分析[J].河南农业科学，2010，39（6）：16-17，21.

［11］郭明慧，裴自友，温辉芹，等.小麦地方品种的农艺性状和高分子量麦谷蛋白亚基组成分析[J].山西农业科学，2008，36（2）：19-21.

［12］杨娜，王卫东，席吉龙，等.醇溶蛋白电泳技术在小麦品种聚类分析中的应用[J].山西农业科学，2016，44（4）：436-439.

［13］李瑞，王曙光，周福平，等.不同基因型小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析[J].山西农业科学，2007，35（7）：3-5.

［14］杨丹，姚金保，杨学明，等.长江中下游麦区小麦种质高分子量谷蛋白亚基组成分析[J].华北农学报，2015，30（Z）：1033-1036.

［15］刘丽，杨金华，胡银星，等.麦谷蛋白亚基与小麦品质的关系研究进展[J].中国农业科技导报，2012，14（1）：33-42.

［16］颜廷进，李群，戴双，等.小麦醇溶蛋白和麦谷蛋白在品种鉴定中的应用研究[J].山东农业科学，2015，47（3）：105-107，117.

［17］谷淑波，于振文，王东，等.小麦贮藏蛋白对加工品质的影响及对环境的反应[J].山东农业大学学报（自然科学版），2009，40（2）：309-312.

［18］张艳林.乌拉尔图小麦醇溶蛋白基因的组成及位点分析[D].郑州：河南农业大学，2015.

［19］刘畅，杨足君，肖燕，等.一个提莫菲维小麦醇溶蛋白基因的克隆与序列分析[J].安徽农业科学，2006，34（18）：4530-4531，4541.

［20］张晋，高志强.不同基因型小麦高分子量麦谷蛋白亚基与品质关系[J].山西农业大学学报（自然科学报），2007，27（2）：136-138，168.

［21］李桂江，伍碧华，侯永翠，等.野生二粒小麦醇溶蛋白遗传多样性分析[J].麦类作物学报，2004，24（3）：29-33.

Analysis of HMW-GS Composition in Foreign Wheat Variety Resources

XUE Xiaoqiang
（Shanxi YunchengVocational and Technical College ofAgriculture，Yuncheng044000，China）

This experiment detected and analyzed 11 foreign wheat cultivars resources of high molecular weight glutenin subunits（HMW-GS）composition,Glu-1 locus mutation and the frequency by conventional SDS-PAGE technology.The results showed that the Glu-A1 loci encodingHMW-GShad twotypes,2*and null.Glu-B1 loci encodingHMW-GShad four types,namely7+9,6+8,7+18 and 6.8+20y,Glu-D1 loci encodingHMW-GShad 4+12,2+6.5,2+10,2+9,6.5 and 6+13 sixtypes.The occurrence frequencyof 2*subunit ofGlu-A1 site,6+8 subunit ofGlu-B1 site and 4+12 subunit ofGlu-D1 site were higher.

wheat;HMW-GS;allelic variation;Glu-1

S512.1

A

1002-2481（2017）02-0160-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.02.03

2016-08-02

薛晓强（1986-），男，山西河津人，助理讲师，主要从事植物抗逆生理教学与研究工作。