小麥7^OE亞基導(dǎo)入和揉面特性的研究

摘要：利用195份矮敗小麥與津強5號雜交得到的高代品系，研究了7OE亞基在其中的分布，探討7OE亞基材料與揉面特性之間的關(guān)系。結(jié)果表明，195份材料中有6份材料擴增出447 bp的片段，占所檢測品系的3.07%。7OE亞基對小麥的揉面特性部分指標有顯著的正面影響，峰值高度、8分鐘帶寬在有無7OE基因間變異系數(shù)差別較大，含7OE亞基材料與非7OE亞基材料在8分鐘帶寬這一指標達到極顯著差異。7OE亞基對改良小麥品質(zhì)作用較大，8分鐘帶寬可作為品質(zhì)分析的重要指標之一，此標記特異性較好，可用于中國小麥的品質(zhì)改良。

關(guān)鍵詞：矮敗小麥； Bx7OE；揉混特性；分子標記

中圖分類號：S512.1 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2011.03.001

Study on 7OE Subunit Introduction and Flour Mixing Properties of Wheat

WANG Jian-he， LIANG Dan， SHI Xiao-wei， FENG Gang，WANG Cong-lei， SHI Si-fa，WANG Ji-zhong

(College of Gardens and Horticulture， Qingdao Agriculture University， Qingdao， Shandong 266109， China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: With aim to investigate the presence of the subunit 7OE and its relationship of the quality parameters， a total of 195 advanced lines from the dwarf male-sterile wheat and Jinqiang 5 were tested by a STS markers and mixograph factors. The results suggested that the markers TaBAC1215C06-F517/R964 could amplify a 447-bp in 6 lines， which indicated the presence of Bx7OE in these lines， with a frequency of 3.07%. The subunit 7OE that had a significantly better effect on mixograph factors showed more positive effects than its alternative alleles on peak time and eight minute width， and significantly better effects on eight minute width than non-7OE. Therefore， the study suggested that eight minute width might be a potential factor for improvement of quality; the STS marker could be used to detect the presence of Bx7OE gene in wheat quality improved in China.

Key words: dwarf male-sterile wheat; Bx7OE; mixograph factors; molecular marker

小麥貯藏蛋白決定小麥的品質(zhì)特性，決定面團的彈性和延伸性。高分子量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）僅占小麥貯藏蛋白的10%，但對加工品質(zhì)起著決定性作用。HMW-GS由染色體1A、1B、1D長臂上的位點控制，這些位點總稱為GLu-1位點。不同HMW-GS亞基對面團特性和烘烤品質(zhì)有著不同的影響。Glu-A1編碼的1和2*亞基，Glu-B1編碼的7+8、17+18、13+16和14+15亞基以及Glu-D1編碼的5+10亞基均對面包加工品質(zhì)有正向作用[1-2]。近年研究發(fā)現(xiàn)，1Bx基因的復(fù)制導(dǎo)致7亞基的超量表達，這可以顯著提高面團強度 [6-7]。國內(nèi)對7OE亞基也進行了初步研究。張平平等[4]選用13份含7OE亞基姊妹系材料，利用反相高效液相色譜分析法（RP-HPLC）和凝膠色譜（SE-HPLC）方法研究了含Glu-B1al（7OE＋8）材料的HMW-GS總量和面團強度。任妍等[5]利用兩對STS引物驗證了檢測7OE引物的特異性，為其快速檢測提供了方法。

矮敗小麥是用“矮變1號”給太谷核不育小麥授粉，F(xiàn)1不育株再用高稈品種測交所得，中國自主創(chuàng)新的重大科技成果。矮敗小麥的后代群體中一半是異交結(jié)實的矮稈雄性不育株和一半自交結(jié)實的非矮稈可育株，是理想的輪回選擇工具[3]。津強5號品質(zhì)達國家一級強筋小麥標準，且各項品質(zhì)指標與加麥和硬紅春相仿，經(jīng)張平平等[4]檢測含7OE亞基。

Ragupathy 等[8]根據(jù)LTR 逆轉(zhuǎn)座子邊界與重復(fù)片段的結(jié)合區(qū)域設(shè)計了兩個STS 標記并檢測了400 多份小麥品種，經(jīng)任妍研究能有效鑒定7OE基因，這為快速準確檢測7OE基因在本群體中的分布提供了可能。本研究對195份矮敗小麥與津強5號雜交得到的高代品系7OE亞基進行分子檢測，明確此位點等位基因的分布規(guī)律，并檢測這批材料的揉混特性，為我國小麥育種提供有用的材料以及分子標記輔助選擇方法。

1 材料和方法

1.1 供試材料

195份以津強5號作為輪回親本與矮敗小麥回交2次的高世代品系，2009年種植于天津市武清區(qū)周莊村，每區(qū)2行，行長2 m，行距30 cm，5 cm點播。對其中9份農(nóng)藝性狀優(yōu)良的非7OE亞基和6份含7OE亞基材料于2010年進行進一步擴繁，分析其揉混特性。

1.2 基因組提取

采用SDS法提取小麥基因組DNA[9]。每份材料分別提取二粒種子的DNA，利用紫外分光光度計檢測DNA濃度，終濃度調(diào)整至20 ng·μL-1。

1.3 STS標記檢測

利用Ragupathy等[8]開發(fā)的顯性STS標記檢測Bx7OE基因。引物由天津潤泰科技發(fā)展有限公司合成。

標記（重復(fù)片段與逆轉(zhuǎn)座子左邊結(jié)合引物）：TaBAC1215C06-F517：5'-ACGTGTCCAAGCTTTGGTTC-3'，

TaBAC1215C06-R964：5'-GATTGGTGGGTGGATACAGG-3'；

PCR反應(yīng)體系為20 μL，含10×PCR Buffer 2 μL，d NTP（A、T、C、G）各200 μmol·L-1，每條引物1 μL (10 mmol·L-1)，Taq DNA聚合酶（Takara）1 U，模板DNA 50 ng。標記1的PCR反應(yīng)程序為：94 ℃變性5 min；94 ℃變性30 s，63 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，35個循環(huán)；72 ℃延伸5 min。

PCR擴增產(chǎn)物以1.5%的瓊脂糖凝膠電泳分離檢測，緩沖液體系為1×TAE溶液，180 V電壓電泳30 min，溴化乙錠染色后，用Gel Doc XR System掃描成像并存入計算機。

1.4 制粉方法

采用德國Brabender senior試驗?zāi)グ碅ACC26-21A方法制粉。

1.5 揉混特性檢測

由美國National公司生產(chǎn)的揉混儀采用10 g揉面缽按AACC54-40A方法測試，重復(fù)2次，取平均值。

1.6 統(tǒng)計方法

采用DPS統(tǒng)計分析軟件進行顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 Bx7OE 的STS標記檢測

標記TaBAC1215C06-F517/R964 在含Bx7OE基因的材料中可擴增出一條447 bp的片段，在不含Bx7OE基因的材料中無PCR擴增產(chǎn)物。6份材料擴增出447 bp條帶，占所檢測品系的3.07%。

2.2 揉混特性檢測

對9份田間農(nóng)藝性狀表現(xiàn)好的未帶有Bx7OE品系和6份帶有Bx7OE品系進行揉混圖測定，圖2為15份材料中2個材料的揉混特性檢測，其中圖2（a）為帶有Bx7OE基因的材料的揉混圖，圖2（b）為未帶有Bx7OE基因的材料的揉混圖。

將9份非Bx7OE品系和6份帶有Bx7OE品系的主要品質(zhì)性狀平均值、變幅和變異系數(shù)列于表1。由表可以看出，有與無7OE品系的峰值時間分別為4.25和3.89，變幅分別為2.79～5.47和3.3～4.81，變異系數(shù)為22.7%和14.1%，說明基因間變異系數(shù)差異較小；有與無7OE品系峰值高度的分別為63.618和70.900，變幅分別為55.898～71.947和66.929～74.111，變異系數(shù)分別為9.5%和3.9%，說明基因間變異系數(shù)差異較大；有與無7OE品系的峰值寬度分別為32.761和27.388，變幅分別為26.279～37.322和19.402～34.490，變異系數(shù)分別為13.7%和19.9%，說明基因間變異系數(shù)差異較小；有與無7OE品系的8分鐘帶寬分別為15.469和8.425，變幅分別為8.243～19.472和7.601～10.135，變異系數(shù)分別為26.6%和8.7%，其中有7OE品系間變異較大，無7OE品系間變異較小，說明基因間變異系數(shù)差異較大，有與無7OE品系的峰值能量分別為201.271和182.510，變幅分別為175.962～240.125和160.267～213.949，變異系數(shù)分別為為16.3%和11.9%，說明基因間變異系數(shù)差異較小。

從表2中可以看出，有7OE品系和無7OE品系間8分鐘帶寬呈極顯著水平，含7OE品系除津09359之外，其余各材料8分鐘帶寬均高于13.8 min，最高達到19.472 min；不含7OE品系材料最高值為10.135 min，最低僅為7.6 min，與含7OE品系差異達到極顯著差異。8分鐘帶寬可作為小麥揉混特性中品質(zhì)評價的重要指標。

3 討論

分子標記輔助選擇因其簡便準確在育種中越來越受到重視，篩選并明晰基因型和表型之間的聯(lián)系有重要意義。任妍等利用RP-HPLC的結(jié)果對Ragupathy等[8]開發(fā)的特異性STS標記進行了驗證，證明此標記對Bx7OE基因的特異性，且擴增出的帶型清晰、簡單、準確。本研究選用此引物對195份材料進行分析，同時利用揉混儀參數(shù)對檢驗結(jié)果進行對應(yīng)性試驗。結(jié)果表明，此引物與品質(zhì)相關(guān)性較高，在育種中有較大利用價值。

在本試驗的檢測中，含7OE亞基材料基本上均表現(xiàn)較強的品質(zhì)特性，尤其是津09366和津09369，在后續(xù)試驗中，部分重要指標遠超過國家一級強筋小麥標準；但同時我們也發(fā)現(xiàn)，津09359材料雖然經(jīng)檢測含有7OE亞基，但品質(zhì)數(shù)據(jù)等同甚至低于非7OE亞基材料，具體原因?qū)⒃诮窈筮M行研究。

矮敗小麥在冬小麥育種中發(fā)揮著巨大作用。本試驗采用強筋春小麥品種津強5號，將矮敗小麥田間選擇著眼于春麥，獲得將近200份春麥材料，構(gòu)建了一個強筋矮敗小麥集群，同時獲得部分強筋類型春麥材料。在大田普遍表現(xiàn)繁育性較強、稈高大幅降低和稈強加強等偏向矮敗小麥的系列農(nóng)藝特征，具有較大育種價值。利用矮敗小麥選育春麥材料，為春麥品種選育提供了一條新的思路。

本試驗成功檢測6個新品系含有7OE亞基。在先前研究中，Butow等于2003和2004年發(fā)現(xiàn)，在一系列澳大利亞和北美的品種中含有Bx7OE亞基[10-11]。Gianibelli等[12]在阿根廷107個優(yōu)質(zhì)小麥品種中檢測出，有35.9%的品種含有Bx7OE亞基。此類報道也見于加拿大小麥品種Glenlea、Roblin、Bluesky及以色列小麥品系TAA36中[13]。任妍等[5]對163份來自CIMMYT和中國的材料進行了Bx7OE亞基檢測，發(fā)現(xiàn)僅為6.7%材料含有此基因，中國材料僅親本含有Glenlea的3份材料和1份云南材料。我們利用此標記對我們課題已通過審定的6個津強系列品種進行檢測，除津強4號外，其余均含有父本加拿大材料野貓的7OE亞基，而這些材料均具有優(yōu)良的面包烘烤特性。這一方面說明提高中國小麥品質(zhì)要加強外國親本的引入，同時又說明該亞基對提升中國小麥品種育種有很大余地。

該標記可以快速準確檢測小麥品種是否攜帶Bx7OE 基因。本研究結(jié)果可以為中國小麥育種提供有用的材料及分子標記輔助選擇方法。

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