普通小麥—簇毛麥T6VS·6AL易位染色體的品質效應分析

裴自友 溫輝芹 程天靈 李雪 張立生 朱玫

摘要 [目的]了解小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位染色體對衍生高代品系的品質效應，為山西中部麥區培育含抗白粉病基因Pm21的優質、高產小麥新品種提供科學依據。[方法]采用MPA傅里葉變換近紅外光譜儀分析了70個含純合6VS·6AL易位染色體的小麥高代品系及8個相應親本的蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值。[結果]絕大多數高代品系的蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值低于雙親，說明T6VS·6AL易位染色體對上述3個品質性狀有一定的負向效應。參試T6VS·6AL高代品系的蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值在不同組合間表現趨勢不一致，而且同一組合的不同品系之間存在著顯著差別。[結論]在組合配置時要考慮親本的影響，同時注重對品質性狀的早代選擇。

關鍵詞 小麥；T6VS·6AL 易位染色體；近紅外光譜技術；品質

中圖分類號 S512.1文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）16-0041-03

Key words [Objective]In order to understand the effects of the wheatHaynaldia villosa T6VS·6AL translocation chromosome on quality characters of wheat， and to provide scientific basis for breeding highquality and highyield wheat varieties with powdery mildew resistance gene Pm21 in central Shanxi Province. [Method]Seventy wheat advanced lines carrying T6VS·6AL chromosome and eight corresponding parents were analyzed for quality characters including protein content， wet gluten content and sedimentation value by MPA Fourier transform near infrared spectrometer. [Result]Grain protein content， wet gluten content and sedimentation value of most advanced lines were lower than those of parents， indicating that T6VS·6AL translocation chromosome had some negative effect on the above three quality traits. The protein content， high generation strains of wet gluten content and sedimentation value of advanced lines showed inconsistent trend in different crosses， and significant difference occurred for three quality traits among strains of the same cross. [Conclusion] During parent selection and early generation selection of quality traits， we should be pay attention to wheat powdery mildew resistant breeding.

Key words Wheat； T6VS·6AL translocation chromosome；Near infrared spectroscopy；Quality

小麥是山西省最主要的口糧作物，全省常年播種面積約66.7萬hm2。近年來，由于肥水條件改善、種植密度增大、病原小種變異和品種感病等原因，小麥白粉病為害呈現加重趨勢，2011—2017年年均發生19.8萬hm2，約占全省小麥播種面積的30.0%，小麥白粉病已成為嚴重影響山西省小麥高產、穩產的主要病害之一[1]。研究表明，當前山西省小麥品種和育種材料絕大多數不抗小麥白粉病[2]，因此育種中迫切需要引進有效抗病基因。目前，小麥中已經定位了60 多個抗白粉病基因， 分布于54位點上（Pm1-Pm58）[3]， 其中，Pm1、Pm3、Pm4 和Pm5 位點上具有多個等位基因。由于病原菌毒力結構的變化，上述抗白粉病基因大部分不具有或已喪失對中國小麥白粉病菌抗性或由于載體親本等原因不具有育種價值。Pm12、Pm13、Pm16、Pm21、Pm35和Pm2 + MLD對病菌群體的毒性頻率均小于30%，可在抗病育種或生產上利用[4]。其中來源于小麥-簇毛麥T6VS·6AL染色體易位的抗白粉病基因Pm21 是目前抗性最強和抗譜最廣的抗白粉病基因，國內育種單位利用攜帶抗白粉病基因Pm21的種質為親本，已育成南農9918、揚麥18、石麥14、金禾9123、內麥8號-內麥11號等多個抗白粉病小麥新品種[5-7]。

小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位系帶有位于6V短臂上的Pm21基因[8]，研究發現T6VS·6AL易位染色體導入小麥背景后對株高、穗長和千粒重表現出一定的正向效應，對小穗數、穗粒數、穗粒重和產量等農藝性狀沒有顯著影響[9]。在品質方面，T6VS·6AL易位染色體對籽粒高分子量谷蛋白亞基HMW-GS和麥谷蛋白大聚合體GMP含量與積累量無顯著作用[10]，對籽粒容重和出粉率有一定的負向效應，對和面特性不會產生明顯的影響，品質性狀在不同組合中，易位系后代的品質表現有所不同[11]，T6VS·6AL易位染色體對小麥面粉吸水率、面團穩定時間和最大抗延阻力均具有顯著的正向效應， 對峰值黏度和弱化度對峰值黏度和弱化度均具有負向效應，對蛋白質含量、干面筋、濕面筋、出粉率、形成時間、拉伸面積和延伸度等性狀無顯著影響[12]。也有研究認為T6VS·6AL易位染色體對蛋白質含量、濕面筋含量、SDS 沉淀值、面團形成時間和穩定時間等均沒有顯著影響[13]。

鑒于此，筆者利用近紅外漫反射光譜法分析了育成含純合T6VS·6AL易位染色體的高代品系及其親本的3種主要品質參數，旨在了解小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位染色體對衍生高代品系的品質效應，為山西麥區培育含Pm21基因的抗病、優質、高產小麥新品種提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗于2015—2016年度在山西省晉中市榆次東陽鎮山西省農業科學院基地進行，前茬為小麥，土壤為黏土，肥力中等。

1.2 試驗材料

試驗材料共78份，包括晉麥66、京411、長4738、太5902和汾4439等5份山西省中部地區主栽小麥品種，P123、P125和P797等3份含純合小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位染色體的抗白粉病親本，以上2部分材料為親本育成的70份含純合小麥-簇毛麥T6VS·6AL易位染色體的高代品系，均由山西省農業科學院作物科學研究所優質小麥課題組提供。

1.3 試驗方法

播種日期為2015年9月23日。試驗采用順序排列，1次重復，2行區，行長3.00 m，行距0.28 m，每行播量為400粒，人工開溝、播種，田間管理同常規。小麥成熟后及時收獲脫粒并曬干、保存。

1.4 品質分析

采用德國Bruke 公司生產的MPA傅里葉變換近紅外光譜儀測定蛋白質含量（干基）、濕面筋含量和沉降值。

1.5 數據分析

利用DPS 9.50和Excel 2007進行試驗數據的統計分析。

2 結果與分析

2.1 蛋白質含量分析

8個親本和70份小麥高代品系的蛋白質含量測定結果分列于表1、2。結果表明，親本的蛋白質含量均達到中強筋以上標準，各組合T6VS·6A高代品系的平均蛋白質含量均低于對應雙親的均值。P123/太5902、P123/太5902//太5902 和P125/長4738//長4738共3個組合的各高代品系蛋白質含量均低于雙親，但與相應親本均值的相差都較小，差值的變異范圍為-1.6～-0.2。京411/P797組合中1個品系蛋白質含量低于雙親，其余2個品系高于母本（其中1個與父本相同）。P123/汾4439組合品系蛋白質含量均值低于雙親均值，4個品系中有1個品系蛋白質含量高于雙親，占25.0%；2個低于雙親，占50.0%；1個和父本相同，占25.0%。晉麥66/P125組合品系蛋白質含量平均值為13.4%，低于雙親，變異系數為4.17%；其中有3個品系高于雙親，占5.5%；1個和母本晉麥66相同，其余51個品系低于雙親，占92.7%。

2.2 濕面筋含量分析

親本和各T6VS·6AL高代品系的濕面筋含量均達到強筋小麥標準（見表1、2）。P123/太5902 和P125/長4738//長4738組合高代品系的濕面筋含量均低于雙親，P123/太5902//太5902組合2個品系濕面筋含量平均值低于雙親均值（其中1個品系低于雙親，1個品系高于回交親本太5902）。P123/汾4439組合品系濕面筋含量平均值低于雙親均值，其中2個品系的濕面筋含量高于雙親，2個高于母本P123，低于父本汾4439。京411/P797組合品系的濕面筋含量平均值高于雙親均值，3個品系濕面筋含量均高于母本京411，其中1個品系與父本相同，2品系低于父本。晉麥66/P125組合T6VS·6AL高代品系濕面筋含量平均值低于雙親均值，變異系數為6.23%，有2個品系高于雙親，占3.6%；7個品系高于父本（低親），占12.7%；48個品系低于雙親，占87.3%。

2.3 沉降值分析

由表1、2可知， P123/太5902、P123/太5902//太5902、P123/汾4439和P125/長4738//長4738共4個組合各高代品系沉降值均低于雙親。京411/P797組合3個品系中有2個品系沉降值低于雙親，1個品系高于雙親，各66.7%和占33.3%。晉麥66/P125組合55個品系沉降值平均值低于雙親均值，變異系數為10.5%；有2個品系高于雙親，占3.6%；3個品系高于母本（低親），占5.5%；1個品系與母本值相同，占1.8%；其余51個品系低于雙親，占92.7%。

3 結論與討論

近紅外光譜分析具有操作簡便、非破壞性測定、速度快、穩定性好等特點，已廣泛應用于農作物品質分析檢測中[14-15]。該研究利用近紅外漫反射光譜法分析了含純合6VS·6AL易位染色體的小麥高代品系及其親本的3種主要品質參數。從試驗測定結果可以看出，絕大多數高代品系籽粒蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值均低于雙親，說明T6VS·6AL易位染色體對上述3個品質性狀有一定的負向效應，這與王從磊等[12]和別同德等[13]結果不同，推測可能是所用材料及其數量和試驗條件等的差異所致。該研究中高代品系的濕面筋含量均符合達到強筋小麥標準，而蛋白質含量則部分品系不達強筋標準，因此在培育強筋小麥中要盡量選用蛋白質含量高的親本材料，以提高后代達標的比例。與對應親本相比，參試T6VS·6AL高代品系的蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值在不同組合間表現趨勢不一致，而且同一組合的不同品系之間存在著顯著差別，這與李桂萍等[11]的結果一致。因此，在組合配置時要考慮父母本的影響，同時注重強化雜種后代品質性狀的選擇。研究表明，山西省小麥蛋白質含量普遍較高，但面筋強度較弱[16]。沉降值與和面時間和加工品質關系密切，能確切地反映小麥的品質水平，而且沉降值的狹義遺傳力較高[17]，可通過對沉降值的早期世代選擇，獲得品質性狀達到或超過農藝親本的品系。

利用抗病基因培育抗病品種是控制小麥白粉病最經濟、有效和環境友好的辦法。目前，Pm21基因在我國小麥抗白粉病育種中已得到廣泛利用，可以預見T6VS·6AL及其衍生品種將在我國小麥抗病育種和生產中發揮重要作用。迄今山西省還沒有育成含Pm21基因的小麥品種，急需加速育種進程，同時在育種中要注意多種抗白粉病基因的聚合，培育具有持久抗性的小麥品種。

參考文獻

[1] 郭美芳，溫輝芹，裴自友，等.山西省近年小麥病蟲害發生特點及綜合防控對策[J].農業網絡信息，2017（2）：107-111.

[2] 原宗英，武英鵬，夏宏，等.山西小麥品種和育種材料抗銹病、白粉病鑒定[J].中國植保導刊，2017，37（2）：15-18.

[3] MCINTOSH R A，DUBCOVSKY J，ROGERS W J， et al.Catalogue of gene symbols for wheat： 2017 supplement [EB/OL].[2018-01-21].https：//shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/symbolClass List.jsp.

[4] 王振花，劉偉，范潔茶，等.2014-2015年我國小麥白粉菌群體的毒性分析[C]//陳萬權.植?？萍紕撔屡c農業精準扶貧：中國植物保護學會2016年學術年會論文集.北京：中國農業科學技術出版社，2016：313.

[5] 楊立軍，曾凡松，龔雙軍，等.68 個主推小麥品種的白粉病抗性分析及基因推導[J].中國農業科學，2013，46（16）：3354-3368.

[6] 何中虎，夏先春，陳新民，等.中國小麥育種進展與展望[J].作物學報，2011，37（2）：202-215.

[7] 江崢，王琪琳，吳建輝，等.基于基因特異性標記分析 Pm21 在中國冬小麥品種（系）中的分布[J].中國農業科學，2014，47（11）：2078-2087.

[8] 齊莉莉，陳佩度，劉大鈞，等.小麥白粉病新抗源——基因Pm21[J].作物學報，1995，21（3）：257-262.

[9] 李桂萍，陳佩度，張守忠，等.小麥-簇毛麥6VS/6AL易位染色體對小麥農藝性狀的影響[J].植物遺傳資源學報，2011，12（5）：744-749.

[10] 徐甜甜，蔡劍，汪波，等.T6VS·6AL染色體易位與小麥籽粒 HMW-GS 和 GMP 積累的關系[J].作物學報，2011，37（11）：2059-2065.

[11] LI G P，CHEN P D，ZHANG S Z，et al.Effects of the 6VS.6AL translocation on agronomic traits and dough properties of wheat[J].Euphytica，2007，155（3）：305-313.

[12] 王從磊，馬秋香，亓增軍，等.普通小麥-簇毛麥 T6VS·6AL易位染色體對小麥品質的影響[J].麥類作物學報，2009，29（5）：787-792.

[13] 別同德，高德榮，張曉，等.基于高代姊妹系組群研究小麥-簇毛麥染色體 T6VS.6AL易位的遺傳效應[J].江蘇農業學報，2015，31（6）：1206-1210.

[14] 高居榮，彭莉，王秀芹，等.山東省主推小麥品種品質性狀的近紅外光譜分析[J].中國農學通報，2008， 24（11）：186-188.

[15] 段國輝，張園，高海濤，等.近紅外光譜分析法測定冬小麥主要品質性狀[J].西北農業學報，2011，20（9）：25-30.

[16] 姬虎太，張建華，王敏，等.山西省小麥品種（系）蛋白質品質的差異[J].麥類作物學報，2011，31（6）：1077-1081.

[17] 張勇，張立平，閻俊，等.普通小麥面筋強度早代選擇研究[J].作物學報，2006，32（11）：1663-1670.