小麦不同杂交方式及不同世代材料HMWGS组成的分析

小麦不同杂交方式及不同世代材料小麦不同杂交方式及不同世代材料HMWGSHMWGS组成的分析组成的分析 麦类作物学报xx 32 6 1078 1084Journal ofTriticeae Crops网络出版时间xx 10 22网络出版地址 ki kcrns detail 61 1359 S xx102 2 1118 021 html小麦不同杂交方式及不同世代材料HMW GS组成的分析李立群 王宇娟 冯毅 李学军 1 西北农林科技大 学农学院 陕西杨凌712100 2 杨陵区种子管理站 陕西杨凌7121 00 摘要为给小麦品质育种提供参考 利用SDS PAGE对亲本高分子量谷蛋白亚基 HMW GS 组成不同的9个杂交组合的F F代919个株系的HMw GS进行检测与分析 并在产量性状的基础上对导入优质亚基的品系 进行籽粒品质分析 结果表明 不同组合材料在单交 回交和三交组合中均检测到优质H MW GS的存在 但各优质亚基组合出现的比例不同 在以郑麦366为亲本 的5个杂交组合中 优质亚基的导入率都较高 最高达54 8 可见 优质亚基的导八与亲本的遗传背景有较大关系 除此之外 检测世代也有较大的影响 在11个优质亚基组合中 比 例最小的两个 5 0和1 4 均出现在F6代 为了避免优质亚基在选择过程中丢失 在产量性状的基础上于F F 代进行SDS PAGE检测较为理想 在组合西农979 郑麦366 荔高6号 中 代检测到含有1 14 15 5 10亚基的株系在产量和品质性状方面都表现较好 已参加区域试 验 有望成为优质高产小麦新品种 同时还讨论了小麦优质高产杂交组合组配及结合SDS PAGE技术进行高产优质品系决选的策略 关键词小麦品质育种 HMW GS SD PAGE技术S512 1 331A1009 1041 xx 06 1078 07HM W GS CompositionAnalysis ofthe Descendantsin DifferentPatterns ofCrossing Combinationsof Wheat LILi qun WANG Yu juan FENG Yi LI Xue jan 1 College ofAgronomy Northwest A F University Yangling Shaanxi712100 China2 Yangling SeedM anagement Department Yangling Shaanxi712100 China AbstractIn orderto studythe roleof SDS PAGE technologyin assistantselection inwheat qualitybreeding SDS PAGE proteinelectrophoresis technologywas usedto detectand analyzethe H M W GS position of919lines fromnine crosseswith parentsdiffering inHM W GS position and thequality characteristicsof goodlines withintroduced superior gluten onwere alsoinvestigated The re suits showed that thesuperiorglutenof differentmaterials inall thethree typesof crosses single crOss back crossand three way cross could bedetected which indicatedthat theSDS PAGE tech nology could be effectivelyapplied tothe superbsubunits detection of wheatbreeding progenies The ratios of superiorsubunit binations weredifferent am ongthe fivecross binations withZheng m ai366 the introducedratiosofgood quality gluten subunitswere allhigher the highestreached54 8 This resultshowedthatthe introducedrates ofgood qualitygluten subunits hadgreat relationship withgeic backgroundof parents And theratios werealso greatlyaffected bythe genera tionofindividuals Am ong11good qualityH MW GS position the tWOsm allestproportions2o12 04 20修回日期xx 06 01基金项目西北农林科技大学科技创新专项 QNxx083 国家 863 项目 xxAA100501 唐仲英育种基金项目 作者简介李立群 1969 女 硕士 主要从事小麦遗传育种研究 EmailLiliqun nwsuaf edu 通讯作者李学军 1971一 男 博士 副教授 主要从事小麦遗传育种研究 E mailxuejun nwsuaf edu en第6期李立群等小麦不同杂交方式及不 同世代材料HMW GS组成的分析 5 0and1 4 were foundin F6 Thereby tO avoidlOSS ofthe lineswith superiorgluten onselec tion HMW GS detection inF4and F5bined withyield characterscouldbetaken intoconsideration appropriately For instance in the cross ofXinong979X Zhengmai366X Ligao6 the lineswith goodglutensubunits 1 14 15 5 lO detected inF5showed goodyield andquality characters and hadbeen inthe wheatregional testwith greatpotential tobe ea newvariety ofgood qualityand highyield inthe future M eanwhile the decisionstrategy onvariety 1ine selection forthecross binations ofgood qualityand highyield shouldbe binedwith SDS PAGE technology Key wordsWheat qualitybreeding HM W GS SDS PAGE technology大量研究表明 小麦高分子量谷蛋白亚基 HMw GS 对小麦品质有重要影响ll 特定的HMw GS组成与面粉品质及面包烘烤品质有密切关系E45 检测小麦品种的HMW GS组成已成为国内外评价预测小麦品质的主要依据 导入优质亚基 已经成为国内外优质小麦育种的主要手段 普通小麦HMw GS是由位于第一同源群染色体长臂的u l Glu B1和GIu D1位点 统称Glu J 的基因编码 编码的亚基数共有十余种 6 每个HMW GS分别有3 5个等位变异 不同的HMW GS对小麦品质贡献效应大小不同 lGlu A位点编码的2和1亚基 G u B 位点的7 8 14 15和17 18等亚基 G u D1位点的5 10亚基 均与面筋强度密切正相关 8 往往具有较好的 加工品质 9 11 范玉顶等l1 研究表明 在小麦不同的亚基组合中 1 7 8 2 12和N 7 8 2 1 2适于制作优质手工馒头 赵京岚等 研究表明 1 14 15 2 12亚基组合适合制作优质面 条 可见 不同的HMW GS组合对小麦加工品质的影响不同 目前关于各地小麦品种和农家种的HMw GS的遗传变异研究较多 有些研究还将小麦品质分析结果和HMw GS组成进行相关性研究 1 张延滨等 21 利用回交转育法研究了5 1O亚基对小麦品质改良的影 响 而对不同杂交方式 单交 回交 三交 的不同杂交世代材料HMw GS组成的报道较少 小麦HMW GS在F代呈现共显性和倾母遗传 2孙 张华文等研究表明 在F F 代同一单株的不同穗子之间HMW GS存在不同比例的分离 而且含有一些杂合亚基类型 F代趋于纯合 无杂合亚基类型 说明到F代HMw GS类型已经纯合到很高的程度 本研究利用HMW GS组成不同的小麦亲本的单交 回交和三交组合的F F F代919份 株系进行了SDS PAGE电泳分析 并结合HMw GS的检测进行优质高产品系的决选 并于Fs或F代对决选的品系进行 品质分析 旨在研究SDS PAGE检测结合产量性状选择在小麦优质高产育种中的作用 为小麦 品质育种辅助选择提供依据 l材料与方法1 1材料1 1 1供试小麦材料以西北农林科技大学小 麦育种研究室保存的9个小麦杂交组合的F F代共919份株系材料为 研究对象 这些材料于xx xx年度种植在西北农林科技大学小麦育种试验田 每个株系种植2行 区 行长2m 行宽0 23m F F代每行点播40粒 F 代每行点播60粒 9个杂交组合涉及的亲本分别为西农 979 陕农 981 郑麦 366 西农 9871 西农 9872 荔高6号 周11矮 法 748 西农9814和淮麦18 杂交方式 杂交组合及世代群体数量见表 1 1 1 2试剂丙烯酰胺 Acrylamide N N 甲叉双丙烯酰胺 N N methylene bis acrylamide 十二烷基硫酸钠 SodiumdoedecylSulfate SDS 三 羟基表1供试材料Table1Experimental materials雾组合代号杂交组合 个量 力L r伴烈亘J麦类作物学报 第32卷甲基氨基甲烷 Tris t 巯基乙醇 t mercapto ethano1 甘氨酸 Glycine 过硫酸胺 Ammoni klm Persulfate 均为化学纯 由上海生物工程公司提供 1 2方法1 2 1HMW GS的提取将小麦种子各取1粒分别放人1 5mL 离心管中 用圆头摄子捣碎成粉状后加入400 L样品提取液 0 063 mol I TrisHC1 pH6 8 1O甘油 2SDS 5l 巯基乙醇 0 05溴酚蓝 快速振动1min 在摇床上振荡30min 再 于9O C以上水浴中浸提5min 以8000r min离心5min 取上清液备用 1 2 2SDS PAGE分析参照Payne等l2的方法并略有改进 采用100g I的分离胶 和40g L的浓缩胶进行分离 电极缓冲液为0 025mol L Tris HC1 0 19mol I 1甘氨酸 1g L SDS 电流每板40mA 电泳3 5 4h 凝胶剥离后在经过充分搅拌的染色液 0 1g考马斯亮兰R250溶解于1 000mL蒸馏水 甲醇 冰醋酸按体积比为53407比例混合的液体 中染 色3 5h 在褪色液 蒸馏水 甲醇 冰醋酸体积比为53407的混合液 中脱色至背景清晰 读胶照相 HMW GS的确认参照Payne等的方法进行 1 2 3籽粒品质性状测定项目及方法根据株系产量结果并参考其HM w GS的组成 对九个组合919个后代株系进行决选 将人选的15个株系 xx年1O月播种 xx年结合产量表现 比对照增产59 6以上 及其HMW GS组成进行决选 对最终入选的7个株系 表5 的籽粒进行除杂和样 品清理 测定籽粒品质性状 采用Brabender Senior实验磨粉机磨粉 面粉后熟15d 测定面粉品质性状 蛋白质含量 湿面筋含量 沉淀值 吸水率 形成时间 稳定时间 均采用国际粮食科技协会 ICC 标准 分别按No 105 2 No 106 No 116 No 115的使用方法进行测定 2结果与分析2 1单交组合后代株系的HMW GS组成用SDS PAGE方法对三个单交组合后代株系籽粒的HMW GS进行了分析 从表2可以看出 组合西农979 陕农981的HMw GS仅在Glu B1位点存在差异 其F代261个株系中14 15亚基仅占5 0 其余株系 HMw GS组成均与西农979完全一致 组合郑麦366 西农9871HMW GS在Glu B 1 Glu D1位点均存在差异 F代79个株系中 1 7 8 5 10组合占19 0 1 7 9 5 10组合占7 6 1 7 9 4 12组合占57 0 1 7 8 4 1 2组合占16 4 西农9871 郑麦366 F代38个株系中 1 7 8 5 1 0组合占13 2 1 7 9 5 10组合占15 8 1 7 9 4 12组合占50 0 1 7 8 4 12组合占21 2 2回交组合后代株系的HMw GS组成由表3可知 陕农981 陕农981 周l1矮 F代73个株系中 1 l4 15 2 12组合仅占1 4 其余品系HMw GS组成均与周ll矮完全一致 西农979 西农979 法748 F代表2各单交组合后代HMW GS的检测结果Table2HM v GS ponentsin differentsingle crossbination 1O82 麦类作物学报第32卷5 10 该品系小区产量 比西农979增产5 7 其小麦区域试验 有望成为优质高产的小麦新 品种 品质性状比西农979更为全面 目前已推荐参加表4各三交组合后代H Mw GS检测结果Table4HM W GS ponentsin differentthreewaycrossbination表5不同杂交组合优质HMW GS所占比例Table5Proportion ofgood qualityHM W GS indifferent crossbinations表6不同决选品系的加工品质Table6Quality analysisof differentwheat lines第6期李立群等小麦不同杂交方式及不同世代材料HMW GS组成的分析3讨论在小麦杂交育种中通过引入优质亚基来提高小麦 面筋强度 培育优质小麦品种是我国小麦育种的主要目标 2 然而我国人多地少 粮食需求量大 高产依然是小麦育种的首要目 标 因此如何最大限度的将高产与优质结合起来 就成为目前小麦 育种的主要瓶颈 普通小麦品种HMW GS受遗传控制 不受环境影响 具有品种的特性 其基因遗传行为 遵从孟德尔的基因独立分配和自由组合规律引 小麦HMw GS在F代的遗传规律呈现共显性和倾母遗传E22 23 在F F 代同一单株不同穗子之间HMw GS存在不同比例分离 而且含有一些杂合亚基类型 F代趋于纯合 无杂合亚基类型 说明到F代HMw GS类型已经纯合到很高的程度I2 本研究利用SDS PAGE技术对小麦单交 回交及三交不同杂交组合的F F Fe代共计9 19个株系进行HMw GS检测 在这三个世代HMW GS均无分离和杂合类型出现 能够稳定遗传 本研究通过对单交 回交及三交不同杂交组合F F F代优质亚基所 占比例进行比较 发现F代人选比例最低 其原因可能是在选择单株 的时候由于优质亚基与某些性状连锁较为紧密 但这些性状与育种 家的株型 欣赏 习惯不吻合 含有优质亚基的材料在前期便被淘 汰了 致使高世代优质亚基出现的概率较低 在育种中不同的杂交方式都可以适当考虑在F F代结合产量性状的 选择进行HMw GS的检测 这样就会提高优质高产品系的入选几率 影响入选几率的另外一个重要因素就是亲本 本研究所涉及的lO个亲本中 西农 979 郑麦 366 淮麦18都是国审高产优质品种 荔高6号为陕西省审定的优质 高产小麦品种 西农 9871 西农9872为陕西省审定的高产品种 但其品质达不到强筋小 麦品种标准 陕农 981 法748为优质小麦品系 但其植株偏高 熟期偏晚 周11矮是 在周麦11中选出来的一个矮系 其产量性状突出 但品质较差 西 农9814是我们近年来选育出的大穗 中熟 粒重较高的品系 但其 成穗率较低 组配这些组合主要是想选育出在产量性状上突破西农979 且品质性 状上保持超过郑麦366的小麦新品种 在郑麦366做亲本的组合中 无论正交 反交 还是三交 优质亚基 的导人率都较高 最高达54 8 可见优质亚基的导入与亲本有很大 的关系 亲本农艺性状优良 优质与高产性状结合较好 优质亚基 组合人选的几率就高 这与阎翠平l 2等人的研究结果相吻合 在本研究中组合西农979 郑麦366 荔高6号 Fs代检测到1 14 15 5 10的株系在产量比较试验中表现突出 比对照增产5以上 且其 品质指标中湿面筋35 沉淀值48 9mL 稳定时间15min 这些指标 都超过了优质强筋小麦品质标准 该品系已推荐参加小麦区域试验 有望成为优质高产小麦新品种 建议在小麦杂交育种中 选择优质 含有优质亚基 且农艺性状优良 的品种作为亲本之一组配杂交组合 在F F 代根据产量性状选择单株 在F F代结合产量性状进行HMW GS检测以决选优系 这对提高优质高产品系的人选率及育种效率具 有重要作用 一一 一 一一一 一一一一一一一 一 一一 一一 一一一参l l N麦类作物学报第32卷its ponentsubunits J Cereal Chemistry xx 78635 646 1O 陈东升 刘丽 董建力 等 HMW GS和LMW GS组成及IBL 1RS易位对春小麦品质性状的影响 J 作物学报 xx 30 4 414 419 11 杨玉双 庞斌双 王兰芬 等 小麦高分子量谷蛋白亚基 问的互补效应对面包加工品质的影响 J 作物学报 xx 35 8 1 7 12 范玉顶 李斯深 孙海艳 等 HMW GS与北方手工馒头加工品质关系的研究口 作物学报 xx 31 1 97 101 13 赵京岚 李斯深 范玉顶 等 小麦品种蛋白质性状与中 国干面条品质关系的研究 J 西北植物学报 xx 25 1 144 149 i43王海燕 王秀娥 陈佩度 等 云南 西藏与小麦高分子 量谷蛋白亚基组成及遗传多样性分析 J 中国农业科学 xx 38 2 228 233 15 陈雪燕 吉万全 王亚娟 等 陕西小麦地方品种主要性 状的遗传多样性研究 J 麦类作物学报 xx 27 3 456 460 16 陈晓杰 吉万全 王亚娟 冬春麦区小麦地方品种贮藏蛋 白遗传多样性研究 J 植物遗传资源学报 xx 10 4 522 52