王曙光 杨海峰， 孙黛珍 李中青 史雨刚 范 华 曹亚萍

（山西农业大学农学院1，太谷 030801）

（山西省农业科学院小麦研究所2，临汾 041000）

（山西省农业科学院谷子研究所3，长治 046011）

麦醇溶蛋白和麦谷蛋白是普通小麦的主要贮藏蛋白，其含量和组成影响着小麦面团黏弹性和烘焙品质［1］。麦醇溶蛋白经酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A－PAGE）分离后，按分子质量的大小和迁移率的变化分为ω、γ、β和α4个区，ω、γ醇溶蛋白主要受控于Gli－1位点，β和α主要受控于Gli－2位点。目前已在普通小麦的Gli－1和Gli－2位点上鉴定出130个等位变异［2－3］，并且已有一些国家和地区在对其广泛应用的小麦品种或种质的醇溶蛋白组成及遗传变异分析的基础上，也发现了一些优质基因［4－8］，如 Gli－B1b、Gli－A2b、Gli－B2c。对我国小麦品种资源醇溶蛋白等位变异的研究也发现了一些谱带对沉降值有正向效应，一些有负向效应［9－10］，但由于醇溶蛋白在不同小麦品种间表现出高度的多态性而且醇溶蛋白的等位变异比谷蛋白复杂的多，目前仅仅报道了少数谱带与小麦品质的关系，因此有必要加强醇溶蛋白的组成、等位变异与小麦品质关系的研究，以便利用优质醇溶蛋白谱带辅助选育优质小麦品种。本课题组前期已经分析了山西小麦地方品种、育成品种和外引品种醇溶蛋白的组成［11］和Wx蛋白缺失类型［12］，发现一些亚基在品种中出现的频率较高。在此基础上，本研究以山西农业科学院小麦研究所和山西农业大学近几年选育的小麦新品种和新品系为试材，采用A－PAGE技术探讨醇溶蛋白亚基与一些小麦品质性状之间的关系，为优质小麦品种的选育提供基础。

1 材料与方法

1．1 试验材料

见表1，由山西农业科学院小麦研究所和山西农业大学小麦育种室提供。

表1 醇溶蛋白谱带相对迁移率R m的计算

续表

1．2 试验方法

1．2．1 品质分析

蛋白质含量测定采用微量凯氏定氮法，湿面筋含量测定按 GB／T 5506．1—2008进行，沉降值测定参照李碧硕的方法进行［13］。

1．2．2 醇溶蛋白组分分析

参照尹燕枰等［14］的方法进行小麦种子醇溶蛋白的分离。以中国春为对照，参照4条谱带（20．3，50．0，60．0，81．8），在 excel下编制程序，计算其他各谱带的相对迁移率，然后对谱带进行命名［15］。计算公式见表1。

1．2．3 谱带的相对含量

利用Biorad Gel Doc XR凝胶成像系统（内装quantity one分析软件）计算谱带的相对含量，原理是单条谱带的光密度与面积的乘积占整个泳道所有谱带光密度与面积乘积和的百分比。

2 结果与分析

2．1 供试材料的醇溶蛋白组成及谱带频率

图1 20个品种（系）醇溶蛋白电泳图

20个小麦品种（系）共分离出51条迁移率不同的醇溶蛋白谱带（图1），ω区21条，γ区13条，β区6条，α区11条。其中Gli－58．6、Gli－63．0在所有供试品种中稳定表达，频率为100%，Gli－16．5和Gli－19．1出现频率为 85%，Gli－23．2，31．4，34．8，36．6，46．2，55．3，69．4出现频率在 50% ～85%之间（表2）。利用凝胶成像系统分析这些谱带在每个品种中的相对含量。

表2 醇溶蛋白谱带在20个品种（品系）中出现的频率

2．2 供试材料的品质性状变异

20个小麦品种（系）的蛋白质质量分数介于12．8%～15．88%之间，湿面筋质量分数介于22．8%～37．5%，沉降值介于 21～62．6mL之间。品种临优145的3个品质性状指标均较高，品质最好，其次为临汾5064和小堰54，807的3个指标均较低，品质较差（表3）。

表3 20个小麦品种（系）的品质性状指标

续表

2．3 醇溶蛋白谱带与品质性状指标的相关性

以各条谱带在不同品种中的相对含量为自变量，该品种的品质指标为因变量进行相关性分析。发现谱带Gli－16．5与沉降值呈显著正相关；Gli－19．1与蛋白质含量和湿面筋呈显著正相关；Gli－31．4与湿面筋显著负相关、与沉降值极显著负相关；Gli－34．8与沉降值显著负相关；Gli－36．6与蛋白质含量极显著负相关、与湿面筋和沉降值显著负相关；Gli－58．6与沉降值显著正相关；Gli－63．0与湿面筋极显著正相关；Gli－69．4与沉降值显著正相关（表4）。

表4 醇溶蛋白谱带与小麦品质性状指标的相关系数

3 讨论与结论

小麦醇溶蛋白主要由位于第1、6部分同源染色体短臂上的基因位点 Gli－1和 Gli－2所编码［16］，Gli－1包括 Gli－A1、Gli－B1、Gli－D1，Gli－2包括Gli－A2、Gli－B2、Gli－D2。迄今为止，除了在这 6个位点鉴定的等位基因之外，还发现了一些微效基因位点，主要编码少数ω－醇溶蛋白［17］。由于各位点存在大量的等位基因变异以及不同等位基因的组合，使醇溶蛋白表现出高度的多态性，而且具有遗传上的稳定性，几乎不受环境条件的影响。因此，醇溶蛋白等位基因的变异可作为遗传标记用于小麦品质育种，研究醇溶蛋白等位变异与小麦品质性状的关系可为标记辅助育种提供依据。

目前已经证明了一些醇溶蛋白谱带与品质性状的关系，如醇溶蛋白带43．5、59．0和强面筋，而它的等位蛋白带 40．0、58．0与弱的面筋品质有关［3］。醇溶蛋白谱带 α72．5、α74、α76、α84，β61、β63、γ43、γ52，ω11、ω13．5、ω16、ω20、ω30、ω32、ω37与小麦面筋弹性、膨胀性、黏性及延展性正相关，而 β57．5，γ42．5、γ47．5，ω35．5成负相关［18］。Wrigley等［19］研究证明醇溶蛋白谱带ω2、ω4、ω14和ω19与面筋强度密切相关。Kosmolak等［20］发现，硬粒小麦中醇溶蛋白γ－42和γ－45与面筋品质显著相关，含γ－45的品种具有较好的面筋品质，而含γ－42的品种具有较差的面筋品质。阎旭东等［9］对1 124份材料的醇溶蛋白研究表明，有10条谱带对沉降值有显著影响，其中正效谱带有 7条（如 Gli42．3、62．7、39．6（2）、11．4、23．0等），负效谱带有 3条（如 26．7，57．0等）。聂莉等［21］研究发现谱带 19．5、21．1、24．8可显著提高 Zeleny沉降值，40．1、72．9、84．8可同时提高蛋白质含量和湿面筋含量，而19．9和22．8会显著降低Zeleny沉降值。本研究发现Gli－19．1同时对蛋白质含量和湿面筋含量具有正向效应，Gli－36．6同时对沉降值、蛋白质含量、湿面筋含量具有负向效应，Gli－31．4同时对湿面筋和沉降值具有负向效应；其他谱带 Gli－63．0对湿面筋具有正向效应，Gli－58．6，Gli，69．4对沉降值具有正向效应，而Gli－34．8对沉降值具有负向效应（表5），因此对于优质强筋小麦来说，Gli－36．6，Gli－31．4属于劣质带，而Gli－19．1属于优质带。

遗憾的是本研究与其他许多研究所报道的具体的醇溶蛋白位点与小麦品质性状的关系尚缺乏一致的结论，究其原因，一是醇溶蛋白各位点等位基因的分布具有明显的地域性，不同国家和地区间有相当大的差异，在一个国家和地区普遍存在的等位基因在其他国家和地区可能完全匮乏［22］。另一个原因可能与所采用的电泳方法有关，虽然目前大多数研究者都参照ISTA的A－PAGE标准方法，但多数实验室都进行了不同程度的修改，使之更适合自己的研究对象和目的，如本试验采用的凝胶质量分数10%，而郎明林等［10］的凝胶质量分数为6．7%，阎旭东等［9］的凝胶质量分数约8．5%，本试验所采用的催化系统是APS－硫酸亚铁－抗坏血酸，而阎旭东等［9］、郎明林等［10］所采用的催化系统是过氧化氢－硫酸亚铁－抗坏血酸。除此之外，还有人认为醇溶蛋白是由多基因控制的单体蛋白，且基因位点与低分子质量麦谷蛋白亚基基因位点紧密连锁，对于醇溶蛋白与小麦品质性状的复杂关系的研究，要综合考虑其一级结构、空间排列及相互之间或与谷蛋白之间的相互作用［23］。因此有必要采用反向高效液相色谱（RP－HPLC）和质谱仪基质辅助激光解吸离子化质谱（MALDI－Ms）等先进技术来更加准确地鉴定醇溶蛋白的等位变异。

表5 高频谱带对小麦品质效应的分类

许多研究发现一些醇溶蛋白谱带对一个或多个品质性状具有正向效应，另一些谱带具有负向效应［8－9，18－21］，这与本研究结果相似，这些正向效应谱带给育种家进行生化标记辅助选择优质小麦提供了方便。育种家可以首先对亲本材料进行电泳分析，选择具有优质蛋白带、农艺性状好的亲本杂交，然后从F2代起进行单粒电泳筛选，用无胚的一端作APA GE鉴定，筛选具有优质基因的籽粒，用有胚的一端繁殖后代；进入高代之后再对定型的优系进行品质测定，进一步筛选出优质高产品系。对于负向效应的谱带也可通过辅助选择加以避免。

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