运旱系列小麦品种HMW-GS组成和品质分析

王晓民，王 咪，武林琳，任文斌，谢三刚,杨 芬，许 琦

(山西省农业科学院 棉花研究所，山西 运城 044000)

种质资源是品种改良的关键基础，其包括广泛推广的品种和有优异特性的材料，突破型小麦品种的育成与关键种质的利用密切相关[1]。目前，关于小麦种质资源品质指标的研究较多，且大量研究表明，小麦蛋白质含量和质量影响小麦的营养价值与加工品质[2-4]。关于小麦蛋白质的研究主要集中在麦谷蛋白中的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)的组成及其对小麦品质的影响方面[5-6]。现有的研究表明，HMW-GS数量与种类同小麦品种的加工品质密切相关[7-8]。张延滨等[9]、Lukow等[10]研究认为， Glu-A1位点的1、2*亚基，Glu-B1位点上的7+8、13+16、14+15、17+18亚基，Glu-D1位点的5+10亚基都能提高小麦的烘烤品质，被称为优质亚基。对20世纪90年代初主栽品种HMW-GS组成进行分析发现，优质亚基频率低是导致中国小麦面筋强度弱的主要因素。因此，近十几年来，育种工作者加强对小麦优质亚基的选择强度，相对于20世纪90年代，中国小麦品种优质亚基的频率显著提高，其品质也得到相应提高[11]。但在旱地小麦育种中，由于着重于小麦的耐旱性和高产性，对旱地小麦的优质性重视不够。

运旱系列小麦品种是山西省南部地区旱地小麦的主推品种[12-15]，晋麦47自1997年以来一直是黄淮海麦区旱地区试对照品种，但品质性状较差。近年来，山西省农业科学院棉花研究所旱地课题组以晋麦47、晋麦54、晋麦57等抗旱优良种质为母本，与国内外优质种质材料进行常规多模式聚合杂交，对小麦优良品质性状进行选择，选育了一批旱地小麦新品种[16-18]。为了探讨运旱系列小麦新品种的品质性状，研究了运旱系列小麦新品种HMW-GS组成，通过对其品质性状的测试了解当前山西南部旱地小麦的品质研究状况，并对后期的小麦品质改良提供理论依据和参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试13个小麦品种为晋麦47、晋麦54、晋麦57、运旱21-30、运旱22-33、运旱23-35、运旱20410、运旱719、运旱618、运旱805、运旱102、运旱115、运旱137，均由山西省农业科学院棉花研究所提供。对照品种为中国春(Null、7+8、2+12)，由中国农业科学院作物科学研究所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 HMW-GS的提取及品质评分 小麦籽粒HMW-GS的提取和SDS-PAGE电泳分析参照刘广田等[19]、魏乐等[20]的方法。HMW-GS的命名和品质评分参照Payne等[21]的系统和标准(表1)进行。

表1 HMW-GS的品质评分标准

1.2.2 品质分析 利用DA7200 近红外成分分析仪(内置小麦标准曲线) 测定小麦籽粒主要品质指标，主要包括蛋白质含量、湿面筋含量、容重、沉降值、面团稳定时间与面团形成时间。

1.3 数据处理

试验数据用SPSS 18.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 运旱系列小麦品种HMW-GS的组成分析

由表2和图1可知，在供试的13个小麦品种中，共检测出7种HMW-GS，其中，Glu-A1位点上有Null、1和2*共3种；Glu-B1位点上有7+8、7+9共2种，在该位点没有检测到17+18亚基；Glu-D1位点上有2+12、5+10共2种，主要携带优质亚基5+10。共有6种亚基组合，其中，Null、7+8和5+10亚基组合共有5个品种，占38.46%；Null、7+9和5+10亚基组合共有3个品种，占23.08%；N、7+9和2+12亚基组合共有2个品种，占15.38%；1、7+8和5+10亚基组合有1个品种，占7.69%；2*、7+9和5+10亚基组合有1个品种，占7.69%；N、7+8和2+12亚基组合有1个品种，占7.69%。在品质得分中，运旱618最高，为10分；运旱115次之，为9分；晋麦47、晋麦54、运旱22-33等5个品种也较高，均为8分。

表2 运旱系列小麦品种HMW-GS的组成分析

CS:中国春; 1:晋麦47; 2:晋麦54; 3:晋麦57; 4:运旱21-30;5:运旱22-33; 6:运旱23-35; 7:运旱20410;8:运旱719; 9:运旱618; 10:运旱805; 11:运旱102; 12:运旱115; 13:运旱137图1 运旱系列小麦品种HMW-GS电泳结果

2.2 运旱系列小麦品种HMW-GS等位变异及频率

由表3可知，13个小麦品种中亚基类型比较单一，只有7种亚基。其中，Clu-A位点上的Null占84.62%，为主要亚基类型，1和2*各占7.69%；Glu-B1位点上的7+8和7+9所占比例基本相当；Glu-D1位点上的5+10占76.92%，2+12占23.08%。说明在供试品种中，N、7+8、7+9和5+10为对应位点上的主要亚基类型。

表3 运旱系列小麦品种HMW-GS等位变异及频率

2.3 运旱系列小麦品种的品质分析

由表4可知，13个小麦品种中，蛋白质含量除运旱719较低(11.60%)外，其他品种蛋白质含量均介于12.57%～13.82%，变异系数较小，为4.80%。湿面筋含量介于24.2%～32.3%，大于30%的品种有5个，分别是晋麦47、运旱23-35、运旱20410、运旱618、运旱137，其中运旱618最高，达到32.3%，变异系数为8.88%。容重和沉降值分别为789～810 g/L和30.2～50.1 mL,也均以运旱618最高，分别达到810 g/L和50.1 mL，变异系数分别为0.77%和13.49%。形成时间的变异幅度较大，为1.8～4.5 min，变异系数为28.01%，其中晋麦57最高，为4.5 min。稳定时间的变异幅度也较大，为3.0～11.5 min，变异系数也较大，为37.54%，其中稳定时间达到8 min以上的品种有运旱719、运旱115、运旱618、运旱137，以运旱618最高，为11.5 min。

表4 运旱系列小麦品种的品质分析

3 结论与讨论

国内外研究结果表明，HMW-GS的优质亚基能够明显改善小麦的品质[8]。在Glu-A1位点，1和1*亚基对小麦品质的影响大于Null亚基；在Glu-B1位点，亚基对品质的影响表现为17+18>7+8>7+9>7=6+8[22-23]；在Glu-D1 位点，5+10亚基对小麦品质的效应大于2+12亚基[24]。通过对运旱系列小麦品种HMW-GS组成进行分析发现，13个小麦品种中有11份含Null亚基，说明运旱系列小麦品种在Glu-A1位点小麦优质亚基并没得到有效改善；在Glu-B1位点，13个运旱系列小麦新品种主要为7+8和7+9亚基类型，说明运旱系列小麦品种在Glu-B1位点其优质性得到了一定改善；在Glu-D1位点，13个运旱系列小麦品种中有10个含有5+10优质亚基，结合小麦品种的品质测试结果来看，推测运旱系列小麦品种品质的提高，主要是在选育过程中加强了5+10亚基的选择压力，提高了5+10亚基在运旱系列小麦品种中的比例。

大量研究认为，在我国推广的小麦品种中，含5+10亚基的频率较低，可能是造成我国小麦品质较差的主要原因[25-26]。随着现代育种技术及育种材料的广泛使用，现在国内小麦品种中含5+10优质亚基的频率已大幅提高，并已育成了一些优质品种。但在小麦旱地育种中，其品质状况并未得到显著改善，近年来山西省农业科学院棉花研究所抗旱课题组在小麦抗旱育种中加大了对小麦优质亚基的选择，例如现有的运旱系列小麦品种中就有10个含有5+10优质亚基。从选育结果来看，运旱系列小麦品种品质整体上较为优良，特别是运旱618、运旱115、运旱137品种稳定时间长，达到了优质标准。通过运旱系列小麦中强筋、强筋品种的选育，不仅可以为旱地小麦育种提供优质亚基的育种材料，更为小麦旱地的优质育种提供了实例，同时可以直接提高山西旱地小麦的生产品质。