豫南地區小麥HMW—GS及其與蛋白質含量的關系

仝勝利+董麗平+李淑梅

摘要：對豫南地區75個不同小麥品種高分子量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）及其與蛋白質含量之間的關系進行了研究。結果表明，該地區出現頻率較高的亞基有1、7+8、7+9、2+12、5+10，亞基組合有1，7+9，2+12和1，7+8，2+12。Glu-1三位點控制的亞基等位變異與蛋白質關系密切，對蛋白質含量效應表現為Glu-B1>Glu-D1>Glu-A1。蛋白質平均含量較高的亞基有1、8、5+10以及亞基組合1，7+9，12；N，7+9，5+12；N，14+15，2+12；1，8，5+10等。亞基組合1，7+8，5+10；N，8，5+10；1，17+18，2+12與蛋白質含量具有顯著相關。今后品質育種工作中可望著重考慮亞基1、8、7+8、5+10及其組合。

關鍵詞：小麥；高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）；蛋白質含量

中圖分類號：S512.102 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）15-3492-03

Relationship between High-Molecular-Weight Glutenin Subunits and Protein Contents

in Wheat from Southern Henan Province

TONG Sheng-li， DONG Li-ping， LI Shu-mei

（Xinyang College of Agricultural And Forestry ，Xinyang， 464000， Henan，China）

Abstract：The relationship between the protein contents and the high molecular weight glutenin subunits in 75 wheat varieties from Southern Henan province were studied. The results showed that the high frequency of high molecular weight glutenin subunits were 1，7+8，7+9，2+12，5+10and（1，7+9，2+12）and（1，7+8，2+12）. High molecular weight glutenin subunits were closely related with the quality traits in wheat. The protein contents were in the order of Glu-B1>Glu-D1>Glu-A1. High molecular weight glutenin subunits with high protein content were 1，8，5+10 with subunits combination of 1，7+9，12；N，7+9，5+12；N，14+15，2+12； 1，8，5+10. The wheat subunit combination of 1，7+8，5+10；N，8，5+10；1，17+18，2+12 were significantly correlated with protein content. The high molecular weight wheat glutenin subunits 1，8，7+8 ，5+10 and their combination will be used for improving quality of wheat.

Key words： wheat； high molecular weight glutenin subunit； protein content

收稿日期：2013-12-26

基金項目：河南省科技廳項目

作者簡介：仝勝利（1974-），男，陜西戶縣人，碩士，主要從事小麥品質遺傳與育種研究，（電話）13569799042（電子信箱）lhq780211@sina.com。

國內外大量研究結果表明，高分子量麥谷蛋白亞基對小麥品質有很大影響，特定的亞基可以明顯改善小麥的品質，如優質亞基5+10[1]。蛋白質含量是小麥品質的一個重要衡量指標。我國小麥品質較差的重要原因也常表現為蛋白質含量低，而蛋白質含量也作為衡量小麥品質育種的指標，并廣泛應用于小麥品質育種實踐中[2]。近年的研究表明，Glu-1三位點不同的亞基及其組成類型對小麥品質有不同的影響[3]，尤其是在Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位點亞基對蛋白質含量的作用方面[4-9]。為明確不同高分子量麥谷蛋白亞基對小麥蛋白質含量的作用和關系，本研究對所選用的豫南地區的75個主栽品種從亞基、亞基組成及其與蛋白質含量的關系進行了探索，以期為小麥品質育種提供理論依據。

1 材料與方法

選用豫南地區75個主栽小麥品種，2010年10月種植于信陽農林學院小麥試驗基地。田間采用單株點播種植方式，雙行區，3 m長，常規田間管理。成熟時單收單脫，嚴防混雜。

分單株收獲小麥子粒后混合為分析樣本。

制樣：每個樣品取三粒研磨稱取20 mg，用50%的異丙醇和β-巰基乙醇在50 ℃水浴1 h，10 000 r/min離心10 min，取上清液，加入2×樣品緩沖液，混勻，沸水浴3～5 min，備用。

電泳：采用SDS-聚丙稀酰胺凝膠電泳，方法參照郭堯君[10]的方法略有改動，樣品上樣量為3～5 μL ，電泳2.0～2.5 h，對照為中國春。亞基分類和編號按Payne等[11]的方法。

蛋白質含量的測定： ICC標準，No.116，No. 118（NIR）。測量10次并取平均值。

所有數據均采用SPSS16.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種蛋白質含量

所有材料的蛋白質含量最大值為18.16%，最小值為12.34%，平均值為15.10%。

參試樣品蛋白質含量基本呈正態分布（圖1），可以說明選用材料具有一定代表性。從圖1可以看出，蛋白質含量14%～15%的樣品數最多，達33.3%，共25個。

2.2 參試品種高分子量麥谷蛋白亞基及其組合

參試小麥品種凝膠電泳分析結果（表1）表明，在Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1三個位點共出現有1、N、8、7、17+18、7+8、13+19、7+9、14+15、4+12、2+11、12、5+10、5+12、2+12等15種亞基類型的種類。其中，亞基1出現頻率最高，占61.3%，品種數也最多，為46個，其次為2+12，占52.0%，品種數39個，而13+19、4+12、2+11、12等4個亞基出現頻率最小，品種數最少，均為1個，僅占1.3%。

從亞基組合上來看（表2），以1，7+9，2+12和1，7+8，2+12組合類型最多，頻率分別為14.67%和10.67%，在所有分析樣品中分別占11個和8個。

2.3 高分子量麥谷蛋白亞基及其組合對蛋白質含量作用

從表1可以看出，HMW—GS組成不同的小麥品種其蛋白質含量明顯不同。在Glu-A1位點，亞基1在蛋白質含量水平上平均值大于亞基N。在Glu-B1位點，蛋白質含量水平上平均值從高到低依次為亞基8、7、13+19、17+18、7+8、7+9、14+15。在Glu-D1位點，對蛋白質含量的作用從高到低依次為4+12、2+11、5+10、5+12、2+12、12。因此，本試驗認為各亞基對蛋白質含量的作用Glu-A1位點為1>N，Glu-B1位點為8>7>13+19>17+18>7+8>7+9>14+15>，Glu-D1位點為4+12>2+11>5+10>5+12>2+12>12。而蛋白質含量水平在三位點中可以表示為Glu-B1（平均值為15.35%）>Glu-D1（平均值為15.31%）>Glu-A1（平均值為15.11%）。

表2列出了75個參試小麥品種的27種HMW-GS組合形式、出現頻率、平均蛋白質含量。從表3可以看出，從蛋白質含量水平上看，平均值排在前三位的亞基組合只在1個或2個品種中出現。而1，8，5+10亞基組合蛋白質含量較高且在三個品種中出現，有一定利用價值。

2.4 參試品種HMW-GS與蛋白質含量的相關分析

相關分析（表3）表明，在Glu-A1、Glu-B1及Glu-D1三位點上得到的單個亞基只有亞基8和亞基5+10與蛋白質含量呈顯著相關，其余亞基與蛋白質含量的相關均不顯著；亞基組合1，7+8，5+10；N，8，5+10；1，17+18，2+12與與蛋白質含量呈顯著相關。

3 討論

高分子量麥谷蛋白亞基及其組成與小麥品質關系密切，而蛋白質含量是衡量小麥品質的一個重要指標，前人的研究已說明了這一點[1-9，11]。本試驗從亞基組成、出現頻率及與蛋白質含量關系方面進行了研究。結果表明，參試品種在Glu-1三位點上一共出現了15種亞基和27種亞基組合。其中三位點出現頻率較高的亞基有1、7+8、7+9、2+12、5+10，頻率較高的亞基組合有1，7+9，2+12和1，7+8，2+12。這說明在參試品種中存在豐富的該類亞基及亞基組合。

試驗研究還表明，亞基及其組合與蛋白質含量關系表現為Glu-B1（平均值為15.35%）>Glu-D1（平均值為15.31%）>Glu-A1（平均值為15.11%），蛋白質平均含量高的有亞基1、8、5+10（不包括少數品種出現的亞基類型）以及亞基組合1，7+9，12；N，7+9，5+12；N，14+15，2+12；1，8，5+10等，但亞基組合1，7+9，12；N，7+9，5+12；N，14+15，2+12只在1個或2個品種中出現，僅作參考。相關分析也表明，亞基組合1，7+8，5+10；N，8，5+10；1，17+18，2+12與蛋白質含量具有顯著相關，N，8，5+10和1，17+18，2+12因其所占品種數量較少，可作試驗參考。因此，在今后的品質育種工作中可以重點考慮Glu-B1位點，可以重點考慮亞基1，8，7+8，5+10及其組合。

此次試驗中，有些亞基或其組合的品種數很少，使得個別位點亞基變異引起的品質差異未能充分體現。另外，蛋白質含量與諸多因素有關，高分子量麥谷蛋白亞基只是其中之一。再者，亞基提取方法的不同、亞基鑒定方法的偏差、亞基的不同組合效應以及亞基的含量等都會對蛋白質含量有影響，而蛋白質含量測量方法的不同也會對試驗研究結果有一定影響，這些因素進而都會影響其與品質的關系。因而，Glu-1三位點亞基及其組合對蛋白質含量的準確效應及相互關系還有待進一步研究。

參考文獻：

[1] LAWRENCE G J，MACRITCHIE F. Dough and baking quality of wheat of wheat lines deficient in glutein subunits. controlled by the Glu-A1， Glu-B1 and Glu-D1[J]. J Cereal Sci，1988，7（2）：109-112.

[2] SHEWRY P R， HALFORD N G， TATHAM A S，et al. High mole cular weight subunits of wheat glutenin[J]. Journal of Ceceal Science，1992，15：105-120.

[3] 張學勇，董玉琛，游光俠，等.中國小麥大面積推廣品種及骨干親本的高分子量谷蛋白亞基組成分析[J].中國農業科學，2001，34（4）：355-362.

[4] NAKAMURA H. Alleic variation at high molecular weight glutenin subunit loci， Glu-A1，Glu-B1 and Glu-D1，in Japanese and Chinese hexaploid wheats[J]. Euphytica，2000，112：187-193.

[5] 程國旺，徐 風，馬傳喜，等.小麥高分子量谷蛋白亞基組成與面包烘烤品質關系的研究[J].安徽農業大學學報，2002，29（4）：369-372.

[6] 朱金寶，劉廣田，張樹榛，等.小麥籽粒高、低分子量谷蛋白亞基及其與品質關系的研究[J].中國農業科學，1996，29（1）：34-39.

[7] 趙 和，盧少源，李宗智.小麥高分子量麥谷蛋白亞基遺傳變異及其與品質和其它農藝性狀關系的研究[J].作物學報，1994，20（1）：67-75.

[8] 宋建民，劉愛峰，吳祥云，等.高分子量谷蛋白亞基組成及其含量與小麥品質關系研究[J].中國農業科學，2003，36（2）：128-133.

[9] WEEGELS P L， HAMER R J， SCHOFIELD J D. Functional properties of wheat glutenin[J]. Jurnal of Cereal Science， 1996， 23：1-18.

[10] 郭堯君.蛋白質電泳實驗技術[M].北京：科學出版社， 2001.

[11] PAYNE P I，LAWRENCE G J. Catalogue of alleles fir the complex gene loci，Glu-Bi and Glu-Di，which wcode for high molecular weight subunits of gluteniny in hexaploid wheat[J].Ceral Research Commuwications，1983，11：29-35.

[3] 張學勇，董玉琛，游光俠，等.中國小麥大面積推廣品種及骨干親本的高分子量谷蛋白亞基組成分析[J].中國農業科學，2001，34（4）：355-362.

[4] NAKAMURA H. Alleic variation at high molecular weight glutenin subunit loci， Glu-A1，Glu-B1 and Glu-D1，in Japanese and Chinese hexaploid wheats[J]. Euphytica，2000，112：187-193.

[5] 程國旺，徐 風，馬傳喜，等.小麥高分子量谷蛋白亞基組成與面包烘烤品質關系的研究[J].安徽農業大學學報，2002，29（4）：369-372.

[6] 朱金寶，劉廣田，張樹榛，等.小麥籽粒高、低分子量谷蛋白亞基及其與品質關系的研究[J].中國農業科學，1996，29（1）：34-39.

[7] 趙 和，盧少源，李宗智.小麥高分子量麥谷蛋白亞基遺傳變異及其與品質和其它農藝性狀關系的研究[J].作物學報，1994，20（1）：67-75.

[8] 宋建民，劉愛峰，吳祥云，等.高分子量谷蛋白亞基組成及其含量與小麥品質關系研究[J].中國農業科學，2003，36（2）：128-133.

[9] WEEGELS P L， HAMER R J， SCHOFIELD J D. Functional properties of wheat glutenin[J]. Jurnal of Cereal Science， 1996， 23：1-18.

[10] 郭堯君.蛋白質電泳實驗技術[M].北京：科學出版社， 2001.

[11] PAYNE P I，LAWRENCE G J. Catalogue of alleles fir the complex gene loci，Glu-Bi and Glu-Di，which wcode for high molecular weight subunits of gluteniny in hexaploid wheat[J].Ceral Research Commuwications，1983，11：29-35.

[3] 張學勇，董玉琛，游光俠，等.中國小麥大面積推廣品種及骨干親本的高分子量谷蛋白亞基組成分析[J].中國農業科學，2001，34（4）：355-362.

[4] NAKAMURA H. Alleic variation at high molecular weight glutenin subunit loci， Glu-A1，Glu-B1 and Glu-D1，in Japanese and Chinese hexaploid wheats[J]. Euphytica，2000，112：187-193.

[5] 程國旺，徐 風，馬傳喜，等.小麥高分子量谷蛋白亞基組成與面包烘烤品質關系的研究[J].安徽農業大學學報，2002，29（4）：369-372.

[6] 朱金寶，劉廣田，張樹榛，等.小麥籽粒高、低分子量谷蛋白亞基及其與品質關系的研究[J].中國農業科學，1996，29（1）：34-39.

[7] 趙 和，盧少源，李宗智.小麥高分子量麥谷蛋白亞基遺傳變異及其與品質和其它農藝性狀關系的研究[J].作物學報，1994，20（1）：67-75.

[8] 宋建民，劉愛峰，吳祥云，等.高分子量谷蛋白亞基組成及其含量與小麥品質關系研究[J].中國農業科學，2003，36（2）：128-133.

[9] WEEGELS P L， HAMER R J， SCHOFIELD J D. Functional properties of wheat glutenin[J]. Jurnal of Cereal Science， 1996， 23：1-18.

[10] 郭堯君.蛋白質電泳實驗技術[M].北京：科學出版社， 2001.

[11] PAYNE P I，LAWRENCE G J. Catalogue of alleles fir the complex gene loci，Glu-Bi and Glu-Di，which wcode for high molecular weight subunits of gluteniny in hexaploid wheat[J].Ceral Research Commuwications，1983，11：29-35.