小麥高分子量谷蛋白亞基組合及其影響研究

王洋+余知和

摘 要 研究不同HMW-GS組合類型在不同環境中對小麥品質的影響，尋找遺傳穩定、廣適性的優質組合，為我國小麥的品質改良工作提供重要的理論依據。結果表明，含有“5+10”的組合類型品質指標顯著優于不含5+10組合的品系，5+10亞基對品質參數的影響極顯著。參試材料中，含有HMW-GS組合類型“1，7+8，5+10”品系的品質參數表現最好，含有“1，7，5+10”組合類型的品系盡管1By型亞基基因不表達[1]，但對其品質并未造成非常顯著的影響，其與含有“1，7+8，5+10”品系的品質參數間差異不顯著。不同生態區對不同品質參數指標的貢獻差異比較顯著，在北京院內種植小麥比較有利于穩定時間和形成時間的提高，在阜陽種植比較有利于提高SDS沉淀值和面筋指數，而北京院內和順義麥區都有利于小麥面粉吸水率的提高。

關鍵詞 高分子量麥谷蛋白亞基；小麥；品質；組合類型

中圖分類號：S512.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-890X（2014）21--04

小麥是重要的糧食作物，隨著人們生活水平的提高和國內小麥食品工業的迅猛發展，對小麥的品質提出了更高的要求。國家對農業的支持力度逐步加大使得我國小麥的優質育種取得了迅猛發展。但是，優質小麥品種由于受生態環境、基因型、年份等多方面的因素影響，造成同一優質品種在不同外部環境間的品質表現差異明顯，給優質小麥品種的深加工增加了難度，因此小麥品種的品質穩定性已成為我國優質小麥品種商品化的主要障礙，如何提高育成優質小麥品種品質穩定性已成為我國育種工作者的主要技術難題[2]。由于HMW-GS表達水平主要由基因型決定，受環境的影響較小，如果以近等基因系為研究試材，排除其他背景因素的影響，以HMW-GS亞基組合為研究的出發點，比較容易揭示HMW-GS亞基組合與小麥品質穩定性的關系，確定每種HMW-GS亞基組合類型的品質和穩定性評分[3]，這對于指導小麥品質育種、提高我國優質小麥在國際市場的競爭力有著重要意義。

高分子量麥谷蛋白是小麥種子的主要儲藏蛋白，通過賦予面團一定的彈性和強度，極大影響著小麥的加工品質。尋找遺傳穩定、廣適性的優質HMW-GS組合類型，為優質專用小麥的品質育種儲備優良的基因資源，為我國小麥的品質改良工作提供重要的理論依據。

目前，前人的研究結果主要是集中于某個HMW-GS基因對某種食品加工品質的評價研究[4]，如HMW-GS基因對饅頭加工品質的影響[5]等。而對于統一在同一個品種中的Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位點間的HMW-GS組合類型對食品加工品質的影響研究較少，而每一個品種的某種食品加工品質特性最終是以Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1三位點的HMW-GS互作、互補等效應集中體現的[6]，因此針對不同HMW-GS組合類型進行小麥品質和穩定性評價對于小麥品質育種工作顯得尤為必要和迫切。

1 材料和方法

1.1 材料

本試驗材料為以小偃54為輪回親本的HMW-GS近等基因系為研究對象，HMW-GS近等基因系的帶型具體信息見表1。

1.2 試驗設計

（1）田間試驗設計：將表1中的NILs分別種植在北京農林科學院院內、北京市順義區和安徽省阜陽市3個生態區，每個生態區田間的試驗設計采用順序排列的間比法，每個NIL在每個生態區分別重復3次，將輪回親本偃展1號和小偃54分別作為各自NILs的對照（CK）。

（2）將數據匯總分析，分別給出每種HMW-GS組合類型的品質評分和品質穩定性評分，篩選環境穩定的優質HMW-GS組合類型。

1.3 實驗測定方法

小麥收獲后，對各生態區小麥進行品質測定，分別調查小麥種子的峰值黏度、干濕面筋含量、籽粒蛋白質含量、籽粒硬度、面團穩定時間、形成時間、吸水率、抗延阻力、拉伸面積、延伸性及沉淀值[調查的項目與下面使用的方法中提到的項目順序類型相對應等相關參數。

小麥水分、蛋白質含量、粉灰的測定采用近紅外測定法，小麥濕面筋和干面筋含量按照GB /T 14608 - 93 測定法，小麥SDS沉降值按照GB /T 15685 - 1995 測定，粉質參數按照GB /T14614 – 93，用Brabender粉質儀測定。

1.4 實驗數據處理

用SPSS 19.0軟件對數據進行統計分析，其中差異顯著性（P<0.05）采用單因素方差ANOVA和【Duncan新復極差法分析】，并對小麥品質參數之間進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 HMW-GS不同組合類型的品質參數比較

對以小偃54為背景的不同HMW-GS組合類型的一年三地材料分別進行品質參數測定（表2），結果表明，HMW-GS組合類型為“1，7+8，5+10”品系平均穩定時間為15.42min，表現最好，其次是“1，7，5+10”，而“1，7，2+12”最短，穩定時間僅為4min。含有 “1，7+8，5+10”品系與含有 “1，14+15，2+12”、“1，14+15，5+10”、“1，7+9，2+12”、“1，7，2+12”、“1，20x+20y，10”等品系在穩定時間上差異極顯著，而與含有“1，7，5+10”品系間差異不顯著[7]。

面筋指數方面，含有 “1，7+8，5+10”品系的面筋指數最高，3地平均面筋指數為97.48，含有“1，14+15，2+12”品系的面筋指數最低，僅為79.48。含有 “1，7+8，5+10”品系與含有“1，7，5+10”品系的面筋指數差異不顯著，與含有“1，14+15，5+10”品系下差異顯著，與含有“1，14+15，2+12”、“1，7+9，2+12”、“1，7，2+12”、“1，20x+20y，10”品系間差異極顯著。endprint

SDS沉淀值方面，含有“1，14+15，2+12”品系的沉淀值最低為67.25，含有 “1，7+8，5+10”品系的沉淀值最高為79.17，其與含有 “1，14+15，5+10”、“1，7+9，2+12”、“1，7，2+12”、“1，7，5+10”的品系間沉淀值差異不顯著，與 含有“1，14+15，2+12”和“1，20x+20y，10” 品系間差異顯著[8]。在面團形成時間方面，含有 “1，7+8，5+10”品系的形成時間最長為12.75min，最短的是含有“1，7，2+12”的品系，時間為4.33min，含有 “1，7+8，5+10”品系的形成時間與含有“1，14+15，2+12”、“1，14+15，5+10”、“1，7+9，2+12”、“1，7，2+12”、“1，20x+20y，10”品系間差異極顯著，但與含有“1，7，5+10”品系間差異不顯著。

2.2 HMW-GS近等基因系的品質參數間相關性

對所有參試HMW-GS近等基因系的蛋白質含量、面筋指數、吸水率、形成時間和穩定時間等品質參數進行相關性分析[9]（表3），結果表明，面筋指數與蛋白質含量、吸水率呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.455和-0.564，與形成時間、穩定時間、SDS沉降值成極顯著正相關，相關系數分別為0.475、0.617和0.521。穩定時間與形成時間極顯著正相關，相關系數為0.735。吸水率與蛋白質含量呈極顯著正相關，相關系數為0.841。SDS-沉降值與面筋指數呈極顯著正相關，相關系數為0.521，與蛋白質含量和吸水率呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.509和-0.467。

2.3 不同環境間品質參數比較

對種植在北京農林科學院院內、順義區和阜陽市3地環境的近等基因系進行品質參數分析（表4），表明，穩定時間在北京農林科學院院內的最高，平均達到9.95 min，與順義區和阜陽市達到顯著水平，而順義區和阜陽市的穩定時間差異不顯著；阜陽市的沉淀值最高為77.39 mL，與順義達到極顯著水平，與阜陽差異達到顯著水平；形成時間最高的為北京院內，9.51min，與阜陽市差異達到極顯著水平，與順義區達到顯著水平；吸水率順義區和北京院內無太多差異，但都與阜陽市差異極顯著；面筋指數阜陽市最高為89.76，與順義區差異極顯著，與北京院內差異顯著。

3 討論

含有HMW-GS組合類型“1，7+8，5+10”的品系在所有品質參數指標中表現最好[10]，含有“1，7，5+10”組合類型的品系盡管1By型亞基基因不表達，但對其品質并未造成非常顯著的影響，其與含有“1，7+8，5+10”品系的品質參數間差異不顯著。含有“5+10”的組合類型品質指標明顯優于不含5+10組合的品系，可以明顯看出5+10亞基對對品質參數的影響顯著。

HMW-GS近等基因系的面筋指數與蛋白質含量、吸水率呈顯著負相關，相關系數分別為-0.455和-0.564，與形成時間、穩定時間、SDS沉降值成顯著正相關，相關系數分別為0.475、0.617和0.521。穩定時間與形成時間顯著正相關，相關系數為0.735。吸水率與蛋白質含量呈顯著正相關，相關系數為0.841。SDS-沉降值與面筋指數呈顯著正相關，相關系數為0.521，與蛋白質含量和吸水率呈顯著負相關，相關系數分別為-0.509和-0.467。

在北京院內種植小麥比較利于穩定時間和形成時間的提高，在阜陽市種植比較有利于提高SDS沉淀值和面筋指數，而北京院內和順義麥區都有利于小麥面粉吸水率的提高。

4 結語

（1）通過品質結果分析看出，含有HMW-GS組合類型“1，7+8，5+10”的品系在所有參試的HMW-GS組合類型中其是最優的組合類型，而含有“1，7，5+10”組合類型的品系盡管1By型亞基基因不表達，但對其品質并未造成非常顯著的影響，與含有“1，7+8，5+10”品系的品質參數間差異不顯著。相對而言，含有5+10的組合類型品質指標明顯優于不含5+10組合的品系，可以明顯看出5+10亞基對對品質參數的影響極為顯著[11]。

（2.對所有參試HMW-GS近等基因系的蛋白質含量、面筋指數、吸水率、形成時間和穩定時間等品質參數進行相關性分析的結果表明，穩定時間、形成時間、面筋指數三者之間可以互相預測，而SDS沉淀值可以間接預測面筋指數[12]。

（3）3個生態區品質參數測試結果表明，不同生態區對不同品質參數指標的貢獻差異比較顯著。生態區不同對小麥的品質也用一定的影響[13]。

參考文獻

[1] 龐斌雙，張學勇，王蘭芬，等. 小麥Glu-B1位點1Bx14+1By18新亞基對材料的創制及其對加工質量的影響分析[J]. 作物學報，2007，33（10）：1582-1586.

[2] 宋建民，吳祥云，劉建軍，等. 小麥品質的麥谷蛋白亞基評定標準研究[J]. 作物學報，2003，29：829-834.

[3] 張學勇，龐斌雙，游光霞，等. 中國小麥品種資源Glu-1位點組成概況及遺傳多樣性分析[J]. 中國農業科學，2002，35 （11）：1302-1310.

[4] 康志鈺，王建軍，尚勛武. 饅頭評分指標的小麥高分子量麥谷蛋白亞基評分系統研究[J]. 西北農業學報，2007，16（1）：30-34.

[5] 范玉頂，李斯深，孫海燕，等. HMW-GS與北方手工饅頭加工品質關系的研究[J]. 作物學報，2005，31（1）：97-101.

[6] 程愛華，王樂凱，趙乃新，等. 高分子量麥谷蛋白亞基評分系統的改進及應用[J]. 麥類作物學報，2002，22 （1）：19-22.

[7] 楊玉雙，龐斌雙，王蘭芬，等. 小麥高分子量谷蛋白亞基間的互補效應對面包加工品質的影響[J].作物學報，2009，35 （8），1379-1385.

[8] 趙和，盧少源. 小麥高分子麥谷蛋白遺傳變異及其與品質和其他農藝性狀關系的研究[J]. 作物學報，1994，20（1）：67-75.

[9] 趙友梅，王淑儉. 高分子量麥谷蛋白亞基的SDS-PAGE圖譜在小麥品質研究中的應用. [J] 作物學報，1990，16（3）：208-218.

[10] 張延濱. 小麥高分子量麥谷蛋白亞基近等基因系及其應用研究進展[J]. 麥類作物學報，1999，19（5）：13-16.

[11] Weight Glutenin Subunits of Chinese Winter Wheat and its Influences on the Texture of Chinese Noodles[J]，Agronomy & Crop Science，2008，194： 262-269.

[12] Z. Deng，J. Tian，L. Zhao，Y. Zhang & C. Sun. High Temperature-induced Changes in High MolecularWeight Glutenin Subunits of Chinese Winter Wheat and its Influences on the Texture of Chinese Noodles[ J]，Agronomy & Crop Science，2008，194： 262-269.

[13] PAY NE P I，COIFIELD K G.Subunit composition of wheat glutenin proteins isolated by gel filcration in a dissociating medium[J]，Planta，1997（145）：83-88.

（責任編輯：劉昀）endprint

SDS沉淀值方面，含有“1，14+15，2+12”品系的沉淀值最低為67.25，含有 “1，7+8，5+10”品系的沉淀值最高為79.17，其與含有 “1，14+15，5+10”、“1，7+9，2+12”、“1，7，2+12”、“1，7，5+10”的品系間沉淀值差異不顯著，與 含有“1，14+15，2+12”和“1，20x+20y，10” 品系間差異顯著[8]。在面團形成時間方面，含有 “1，7+8，5+10”品系的形成時間最長為12.75min，最短的是含有“1，7，2+12”的品系，時間為4.33min，含有 “1，7+8，5+10”品系的形成時間與含有“1，14+15，2+12”、“1，14+15，5+10”、“1，7+9，2+12”、“1，7，2+12”、“1，20x+20y，10”品系間差異極顯著，但與含有“1，7，5+10”品系間差異不顯著。

2.2 HMW-GS近等基因系的品質參數間相關性

對所有參試HMW-GS近等基因系的蛋白質含量、面筋指數、吸水率、形成時間和穩定時間等品質參數進行相關性分析[9]（表3），結果表明，面筋指數與蛋白質含量、吸水率呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.455和-0.564，與形成時間、穩定時間、SDS沉降值成極顯著正相關，相關系數分別為0.475、0.617和0.521。穩定時間與形成時間極顯著正相關，相關系數為0.735。吸水率與蛋白質含量呈極顯著正相關，相關系數為0.841。SDS-沉降值與面筋指數呈極顯著正相關，相關系數為0.521，與蛋白質含量和吸水率呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.509和-0.467。

2.3 不同環境間品質參數比較

對種植在北京農林科學院院內、順義區和阜陽市3地環境的近等基因系進行品質參數分析（表4），表明，穩定時間在北京農林科學院院內的最高，平均達到9.95 min，與順義區和阜陽市達到顯著水平，而順義區和阜陽市的穩定時間差異不顯著；阜陽市的沉淀值最高為77.39 mL，與順義達到極顯著水平，與阜陽差異達到顯著水平；形成時間最高的為北京院內，9.51min，與阜陽市差異達到極顯著水平，與順義區達到顯著水平；吸水率順義區和北京院內無太多差異，但都與阜陽市差異極顯著；面筋指數阜陽市最高為89.76，與順義區差異極顯著，與北京院內差異顯著。

3 討論

含有HMW-GS組合類型“1，7+8，5+10”的品系在所有品質參數指標中表現最好[10]，含有“1，7，5+10”組合類型的品系盡管1By型亞基基因不表達，但對其品質并未造成非常顯著的影響，其與含有“1，7+8，5+10”品系的品質參數間差異不顯著。含有“5+10”的組合類型品質指標明顯優于不含5+10組合的品系，可以明顯看出5+10亞基對對品質參數的影響顯著。

HMW-GS近等基因系的面筋指數與蛋白質含量、吸水率呈顯著負相關，相關系數分別為-0.455和-0.564，與形成時間、穩定時間、SDS沉降值成顯著正相關，相關系數分別為0.475、0.617和0.521。穩定時間與形成時間顯著正相關，相關系數為0.735。吸水率與蛋白質含量呈顯著正相關，相關系數為0.841。SDS-沉降值與面筋指數呈顯著正相關，相關系數為0.521，與蛋白質含量和吸水率呈顯著負相關，相關系數分別為-0.509和-0.467。

在北京院內種植小麥比較利于穩定時間和形成時間的提高，在阜陽市種植比較有利于提高SDS沉淀值和面筋指數，而北京院內和順義麥區都有利于小麥面粉吸水率的提高。

4 結語

（1）通過品質結果分析看出，含有HMW-GS組合類型“1，7+8，5+10”的品系在所有參試的HMW-GS組合類型中其是最優的組合類型，而含有“1，7，5+10”組合類型的品系盡管1By型亞基基因不表達，但對其品質并未造成非常顯著的影響，與含有“1，7+8，5+10”品系的品質參數間差異不顯著。相對而言，含有5+10的組合類型品質指標明顯優于不含5+10組合的品系，可以明顯看出5+10亞基對對品質參數的影響極為顯著[11]。

（2.對所有參試HMW-GS近等基因系的蛋白質含量、面筋指數、吸水率、形成時間和穩定時間等品質參數進行相關性分析的結果表明，穩定時間、形成時間、面筋指數三者之間可以互相預測，而SDS沉淀值可以間接預測面筋指數[12]。

（3）3個生態區品質參數測試結果表明，不同生態區對不同品質參數指標的貢獻差異比較顯著。生態區不同對小麥的品質也用一定的影響[13]。

參考文獻

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[2] 宋建民，吳祥云，劉建軍，等. 小麥品質的麥谷蛋白亞基評定標準研究[J]. 作物學報，2003，29：829-834.

[3] 張學勇，龐斌雙，游光霞，等. 中國小麥品種資源Glu-1位點組成概況及遺傳多樣性分析[J]. 中國農業科學，2002，35 （11）：1302-1310.

[4] 康志鈺，王建軍，尚勛武. 饅頭評分指標的小麥高分子量麥谷蛋白亞基評分系統研究[J]. 西北農業學報，2007，16（1）：30-34.

[5] 范玉頂，李斯深，孫海燕，等. HMW-GS與北方手工饅頭加工品質關系的研究[J]. 作物學報，2005，31（1）：97-101.

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[8] 趙和，盧少源. 小麥高分子麥谷蛋白遺傳變異及其與品質和其他農藝性狀關系的研究[J]. 作物學報，1994，20（1）：67-75.

[9] 趙友梅，王淑儉. 高分子量麥谷蛋白亞基的SDS-PAGE圖譜在小麥品質研究中的應用. [J] 作物學報，1990，16（3）：208-218.

[10] 張延濱. 小麥高分子量麥谷蛋白亞基近等基因系及其應用研究進展[J]. 麥類作物學報，1999，19（5）：13-16.

[11] Weight Glutenin Subunits of Chinese Winter Wheat and its Influences on the Texture of Chinese Noodles[J]，Agronomy & Crop Science，2008，194： 262-269.

[12] Z. Deng，J. Tian，L. Zhao，Y. Zhang & C. Sun. High Temperature-induced Changes in High MolecularWeight Glutenin Subunits of Chinese Winter Wheat and its Influences on the Texture of Chinese Noodles[ J]，Agronomy & Crop Science，2008，194： 262-269.

[13] PAY NE P I，COIFIELD K G.Subunit composition of wheat glutenin proteins isolated by gel filcration in a dissociating medium[J]，Planta，1997（145）：83-88.

（責任編輯：劉昀）endprint

SDS沉淀值方面，含有“1，14+15，2+12”品系的沉淀值最低為67.25，含有 “1，7+8，5+10”品系的沉淀值最高為79.17，其與含有 “1，14+15，5+10”、“1，7+9，2+12”、“1，7，2+12”、“1，7，5+10”的品系間沉淀值差異不顯著，與 含有“1，14+15，2+12”和“1，20x+20y，10” 品系間差異顯著[8]。在面團形成時間方面，含有 “1，7+8，5+10”品系的形成時間最長為12.75min，最短的是含有“1，7，2+12”的品系，時間為4.33min，含有 “1，7+8，5+10”品系的形成時間與含有“1，14+15，2+12”、“1，14+15，5+10”、“1，7+9，2+12”、“1，7，2+12”、“1，20x+20y，10”品系間差異極顯著，但與含有“1，7，5+10”品系間差異不顯著。

2.2 HMW-GS近等基因系的品質參數間相關性

對所有參試HMW-GS近等基因系的蛋白質含量、面筋指數、吸水率、形成時間和穩定時間等品質參數進行相關性分析[9]（表3），結果表明，面筋指數與蛋白質含量、吸水率呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.455和-0.564，與形成時間、穩定時間、SDS沉降值成極顯著正相關，相關系數分別為0.475、0.617和0.521。穩定時間與形成時間極顯著正相關，相關系數為0.735。吸水率與蛋白質含量呈極顯著正相關，相關系數為0.841。SDS-沉降值與面筋指數呈極顯著正相關，相關系數為0.521，與蛋白質含量和吸水率呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.509和-0.467。

2.3 不同環境間品質參數比較

對種植在北京農林科學院院內、順義區和阜陽市3地環境的近等基因系進行品質參數分析（表4），表明，穩定時間在北京農林科學院院內的最高，平均達到9.95 min，與順義區和阜陽市達到顯著水平，而順義區和阜陽市的穩定時間差異不顯著；阜陽市的沉淀值最高為77.39 mL，與順義達到極顯著水平，與阜陽差異達到顯著水平；形成時間最高的為北京院內，9.51min，與阜陽市差異達到極顯著水平，與順義區達到顯著水平；吸水率順義區和北京院內無太多差異，但都與阜陽市差異極顯著；面筋指數阜陽市最高為89.76，與順義區差異極顯著，與北京院內差異顯著。

3 討論

含有HMW-GS組合類型“1，7+8，5+10”的品系在所有品質參數指標中表現最好[10]，含有“1，7，5+10”組合類型的品系盡管1By型亞基基因不表達，但對其品質并未造成非常顯著的影響，其與含有“1，7+8，5+10”品系的品質參數間差異不顯著。含有“5+10”的組合類型品質指標明顯優于不含5+10組合的品系，可以明顯看出5+10亞基對對品質參數的影響顯著。

HMW-GS近等基因系的面筋指數與蛋白質含量、吸水率呈顯著負相關，相關系數分別為-0.455和-0.564，與形成時間、穩定時間、SDS沉降值成顯著正相關，相關系數分別為0.475、0.617和0.521。穩定時間與形成時間顯著正相關，相關系數為0.735。吸水率與蛋白質含量呈顯著正相關，相關系數為0.841。SDS-沉降值與面筋指數呈顯著正相關，相關系數為0.521，與蛋白質含量和吸水率呈顯著負相關，相關系數分別為-0.509和-0.467。

在北京院內種植小麥比較利于穩定時間和形成時間的提高，在阜陽市種植比較有利于提高SDS沉淀值和面筋指數，而北京院內和順義麥區都有利于小麥面粉吸水率的提高。

4 結語

（1）通過品質結果分析看出，含有HMW-GS組合類型“1，7+8，5+10”的品系在所有參試的HMW-GS組合類型中其是最優的組合類型，而含有“1，7，5+10”組合類型的品系盡管1By型亞基基因不表達，但對其品質并未造成非常顯著的影響，與含有“1，7+8，5+10”品系的品質參數間差異不顯著。相對而言，含有5+10的組合類型品質指標明顯優于不含5+10組合的品系，可以明顯看出5+10亞基對對品質參數的影響極為顯著[11]。

（2.對所有參試HMW-GS近等基因系的蛋白質含量、面筋指數、吸水率、形成時間和穩定時間等品質參數進行相關性分析的結果表明，穩定時間、形成時間、面筋指數三者之間可以互相預測，而SDS沉淀值可以間接預測面筋指數[12]。

（3）3個生態區品質參數測試結果表明，不同生態區對不同品質參數指標的貢獻差異比較顯著。生態區不同對小麥的品質也用一定的影響[13]。

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（責任編輯：劉昀）endprint