全 文 ：西北农业学报　2009 , 18(1):48-51
Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
偏凸山羊草和硬粒小麦远缘杂交后代高分子量
麦谷蛋白亚基分析＊
李　鹏 ,张素勤＊ ,郑　竹 ,李松桃 ,张庆勤
(贵州大学 农学院 ,贵州贵阳　550025)
摘　要:以偏凸山羊草和硬粒小麦(Sauw ne20)远缘杂交 F6 代的 30 个株系为试材 , 用十二烷基硫酸钠-聚丙
烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法鉴定分析了杂交后代高分子量麦谷蛋白亚基组成。结果表明:F 6 株系 Glu-1
位点变异较大 ,出现了 17种亚基类型。在杂交后代中出现了1 、2 ＊、13+16、5+10 等优质亚基 ,其中 1 亚基频
率高达 77.4%;5 +10 亚基频率高达 74.2%;同时还出现了 7 、6+8、7+8 +21、13+16+21 等稀有亚基。
64.8%株系的高分子量麦谷蛋白亚基品质评分高达 10 分。
关键词:偏凸山羊草;硬粒小麦;远缘杂交;高分子量麦谷蛋白亚基;品质育种
中图分类号:S513.1+9　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1004-1389(2009)01-0048-04
Composition Analysis of High-molecular-weight Subunits of Glutenin of the
Progenies Derived from Aegilops ventricosa ×Durum Wheat
LI Peng , ZHANG Suqin＊ , ZH ENG Zhu , LI Song tao and ZHANG Qingqin
(College of Agricul tu re , Guizhou University , Guiyang 550025 , China)
Abstract:The compositions of high-molecular-weight (HMW)subunits of glutenin of the F6 proge-
nies derived f rom Aegi lops ventricosa ×durum wheat (cult ivar `Sauwne20 )were re searched using
sodium dodecy l sulphate-polyacry lamide gel elect ropho resis(SDS-PAGE)method in the present stud-
y .The results show ed that high variations were found in the loci of G lu-1 of F6 lines , and 17 types of
HMW-GS appeared.High quality subunits(subuni t pai rs)appeared such as 1 ,2＊,7+8 , 13+16 ,5+
10 , and so on , in w hich the f requency of subuni t 1 w as as high as 77.4% and the f requency o f subunit
pair 5+10 w as as high as 74.2%;in addition , some inf requent subuni t pairs 7 , 6+8 , 7+8+21 and
13+16+21 occurred 64.8% of lines scored up to 10.
Key words:Aegi lops ventricosa;Durum wheat;Wide hybridization;HMW subuni ts of glutenin;
Quality breeding
　　小麦蛋白质的含量和质量决定着小麦的品
质 ,其中蛋白质含量决定小麦的营养品质 ,蛋白质
的质量决定小麦的加工品质[ 1] 。我国小麦品种与
国外品种相比烘烤品质较差 ,其重要原因之一是
含优质亚基的品种频率低 , 遗传基础比较狭窄。
据报道 ,在小麦野生近缘物种的研究利用方面 ,对
其抗病 、抗逆等基因的利用较为重视 ,而对其优质
基因的研究与利用较少[ 2] 。而小麦的近缘种中存
在广泛的 HMW-GS 等位基因变异 ,这为小麦品
质改良提供了丰富基因资源。
偏 凸 山 羊 草 (Aegi lops ventricosa ,
DDM
V
M
V , 2n=28)是小麦亚族山羊草属中的一
种草本植物 ,具有蛋白质含量高 、耐盐 、抗寒 ,对小
麦白粉病 、锈病等高抗或免疫等优良性状 ,是小麦
＊收稿日期:2008-08-20　　修回日期:2008-09-10
基金项目:教育部春晖计划(15001D-3);贵州省优秀科技教育人才省长基金(黔省专合字(2007)19 , 2007～ 2010);贵州省科技支撑
农业攻关计划项目(黔科合 NY字[ 2008] 3017号 , 2008～ 2012)。
作者简介:李　鹏(1981-),男 ,山东曲阜人 ,硕士研究生 ,主要从事作物遗传育种研究。 E-mail:lph169@163.com
＊通讯作者:张素勤。
遗传育种的极好种质资源[ 3] 。Sauwne20 是从意
大利引进的硬粒小麦品种 ,为白粉病抗性鉴定的
鉴别寄主 ,又具有短秆 、多抗和千粒重高等特点 ,
而且容易传递给杂种后代 。
本试验利用 SDS-PAGE技术对偏凸山羊草与
Sauwne20 远缘杂交后代 HMW 麦谷蛋白进行分
析 ,旨在为杂种后代的选择和品质育种提供参考。
1　材料与方法
　材 料
偏凸山羊草和 Sauwne20是贵州大学麦作中
心保存的纯系材料。本试验是用偏凸山羊草为母
本 、Sauwne20 为父本杂交获得 F 1 , F 1 连续自交
获得 F 6株系。本试验随机选取 30个 F6 株系(普
通小麦型)用于 HMW 麦谷蛋白亚基分析 。以中
国春(null 、7+8 、2+12)、绵阳 26(N , 7+8 , 2+
12)和 Glenlia(N , 7+9 ,5+10)作为谷蛋白标准 。
　方 法
采用 SDS-PAGE 法分离麦谷蛋白亚基[ 4] ,
HMW谷蛋白亚基名称的判读参考 Payne等[ 5]的标
准法 ,品质评分标准参考 Payne等[ 6] 的评分系统。
2　结果与分析
　供试材料的 - 亚基组成
以中国春 、绵阳 26和 Glenlia为谷蛋白标准 ,
部分 F6株系在同一条件下进行 SDS-PAGE电泳
结果见图 1。SDS-PAGE 分析表明 ,母本偏凸山
羊草的 HMW-GS 构成为 21 , 父本 Sauwne20
HMW-GS 构成为 Null 、7+8和 22+12 ,包含 7+
8优质亚基(表 1),且两亲本之间亲缘关系较远 ,
两者杂交后 HMW-GS 组成可能产生较大变异和
筛选出一些优势亚基组合的后代。4个 F 6 株系
具有来自父本 Sauwne20 的特异亚基 ,说明该杂
种后代起源于偏凸山羊草与 Sauwne20的远缘杂
交 ,为真实的杂种后代 。在杂交后代中出现了父
母本都没有的 1 、2＊ 、20 、13+16 、6+8 和 5+10
等新亚基带型 ,说明在杂种形成的过程中 ,杂种中
与麦谷蛋白表达相关的 DNA 序列发生了变化。
偏凸山羊草与 Sauwne20 的亲缘关系较远 ,其遗
传差异较大 ,杂种后代 DNA 序列的这种变化可
能有利于新形成异源多倍体小麦的遗传协调和遗
传稳定性 。
G.Glen lia;CS.中国春;1泳道.偏凸山羊草;2泳道.Sauw ne20;3～ 17泳道.F6 株系
G.Glenlia;CS.Chinese spring;Lane 1.Aegi lops vent ricos a;Lan e 2.S auw ne20;Lanes 3～ 17.F6 lines
图 1　亲本 、部分 F6 株系的 HMW-GS组成
Fig.1　HMW-GS compositions of both parents and some F6 lines
　　从表 2可知 ,小麦远缘杂交 F6 株系 30份材
料编码高分子量麦谷蛋白亚基的 G lu-AI 、Glu-B1
和 Glu-D1这 3个基因位点上表现出丰富的多态
性 ,共出现 16种 HMW-GS 等位变异类型。G lu-
A1位点上出现了 1 、2＊ 、null 3种亚基类型 ,其中
1优质亚基出现的频率高达 77.4%, 2＊优质亚基
出现的频率为 6.5%。G lu-B1位点上存在丰富的
亚基变异类型 ,出现了 7 、20 、6+8 、7+8 、13+16 、
13+19 、6+8+7 、7+8+21和 13+16+21 等 9
种亚基类型 ,其中优质亚基 7+8和 13+16出现
的频率分别为 9.7%和 64.7%。Glu-D1位点上
出现了 5+10 、2+12 、2+10和亚基缺失等是 4种
亚基类型;5+10亚基是世界上公认的与小麦面
包加工品质呈正相关的最优亚基[ 7-8] ,其出现频率
高达 74.2%。该杂交后代中出现了被誉为优质
亚基的 1 、2＊ 、7+8 、13+16和 5+10 等亚基 ,并
且 1和 5+10优质亚基出现频率相当高 ,分别为
77.4%和 74.2%;同时也出现了一些稀有亚基如
7 、6+8 亚基等 ,由此可见 ,该远缘杂交所得的部
分株系是小麦品质改良的宝贵种质资源 。
·49·1 期 李　鹏等:偏凸山羊草和硬粒小麦远缘杂交后代高分子量麦谷蛋白亚基分析
表 1　供试材料的 HMW-GS亚基组成
Table 1　HMW-GS compositions of parents and some F6 lines
材料 Acces sion Glu-A 1 Glu-B 1 Glu-D 1 材料 Accession Glu-A 1 Glu-B 1 Glu-D1
母本 Female paren t n ull 21 F6-15 1 13+16 5+10
父本 Male parent n ull 7+8 22+12 F6-16 1 13+16 21 5+10
F6-1 null 7+8 2+12 F6-17 1 13+16 5+10
F6-2 1 7+8 2+12 F6-18 1 13+16 5+10
F6-3 2＊ 7+8 F6-19 1 13+16 5+10
F6-4 null 6+8 2+12 F6-20 1 13+16 5+10
F6-5 2＊ 20 、22 2+10 F6-21 1 13+16 5+10
F6-6 null 20 5+10 F6-22 1 13+16 5+10
F6-7 null 6+8、7 F6-23 1 13+16 5+10
F6-8 null 21、7+8 2+12 F6-24 1 13+16 5+10
F6-9 1 13+16 5+10 F6-25 1 13+16 5+10
F6-10 1 13+16 5+10 F6-26 1 13+16 5+10
F6-11 1 13+16 5+10 F6-27 1 13+16 5+10
F6-12 1 13+16 5+10 F6-28 1 13+16 5+10
F6-13 1 13+16 5+10 F6-29 1 13+16 5+10
F6-14 1 13+16 5+10 F6-30 1 7 5+10
F6-31 1 13+19 2+12
表 2　部分株系 HMW麦谷蛋白亚基等位基因的变异频率
Table 2　Frequency of Glu-1 allelic variations of some lines
位点
Locu s
等位基因
Alleles
亚基
Subunit s
材料数目
No.of lines
频率/ %
Frequency
Glu-A 1 a 1 24 77.4
b 2＊ 2 6.5
c nu ll 5 16.1
Glu-B 1 a 7 1 3.2
a+d 6+8+7 1 3.2
b 7+8 3 9.7
b+j 7+8+21 1 3.2
d 6+8 1 3.2
e 20 1 3.2
e+k 20+22 1 3.2
f 13+16 20 64.7
f+j 13+16+21 1 3.2
g 13+19 1 3.2
Glu-D1 a 2+12 5 16.1
d 5+10 23 74.2
e 2+10 1 3.2
- - 2 6.5
　谷蛋白亚基组合类型的分布
由表 3可知 ,在 Glu-A 1 , Glu-B 1 和 Glu-D1
3个位点结合共出现 12种组合类型 ,其中 1 、13+
16 、5 +10 组合类型出现的频率最高 , 达到
64.8%,该组合类型携带的 1 、13+16 、5+10亚基
全是优质亚基 ,其品质评分为满分 10 分;除此之
外 ,亚基组合类型分别为 1 、7+8 、2+12和 1 、7 、5
+10的两个组合 ,其品质评分高达 8 分 ,远高于
全国亚基组合平均得分水平(6.7 分和 6.8
分)[ 12-13] ,其余 9 种组合类型出现的频率较低 ,均
为3.45%,但这些组合类型中也均含有 1 ～ 3 个
1 、2＊ 、7+8 、13+16或 5+10 优质亚基 。本试验
采用偏凸山羊草和硬粒小麦远缘杂交获得的后代
材料是品质十分优良的小麦材料和栽培小麦品质
改良的宝贵资源 ,可以作为小麦品质改良的优良
育种资源或直接作为优质面包小麦新品种使用。
表 3　不同亚基组合类型的分布
Table 3　Frequency of HMW-GS compositions
序号
Serial num ber
亚基组合
Subunit composit ions
样本数
No.of lines
频率/ %
Frequency
1 nul l、7+8 、2+12 1 3.2
2 1 、7+8 、2+12 1 3.2
3 2＊、7+8 1 3.2
4 nul l、6+8 , 2+12 1 3.2
5 2＊、20+22 、2+10 1 3.2
6 nul l、20 、5+10 1 3.2
7 nul l、6+8 、7 、5+10 1 3.2
8 nul l、7+8 、21 、2+12 1 3.2
9 1 、13+16 、5+10 20 64.8
10 1 、13+16 、21 、5+10 1 3.2
11 1 、13+19 、2+12 1 3.2
12 1 、7 、5+10 1 3.2
3　讨论
本研究发现 ,偏凸山羊草与硬粒小麦 Sau-
wne20远缘杂交的高代材料的高分子量谷蛋白亚
基中出现了不同于父母本的新类型 ,如 1 、13+16
和 5+10等 ,Glu-A 1 、Glu-B 1位点可以找到父 、母
本相同的亚基如 null 、7+8 ,而且 Glu-D1无法找
到与父 、母本相同的亚基 。贾明娟等[ 9] 发现 ,小麦
·50· 西　北　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　18 卷
远缘杂交后代的高分子谷蛋白存在大量的变异 ,
包括两亲本都不具有的亚基。产生这种情况的原
因可能为:本研究中的供试株系是通过远缘杂交
而来 ,由于两亲本遗传关系比较远 ,为遗传多样性
的产生提供了广阔的空间 。
小麦籽粒中高分子量谷蛋白与小麦品质密切
相关 ,康志钰等[ 10]研究表明 ,1亚基和 2＊亚基可普
遍提高馒头评分指标;马传喜等[ 14] 发现 ,以 1或 2＊
亚基代替 Null ,以7+8亚基代替7+9亚基 ,以 5+
10亚基代替2+12亚基将显著改善小麦的烘烤品
质。朱炎辉等[ 11] 的云贵高原小麦地方品种共计
360份材料的SDS-PAGE分析结果发现 ,1和2＊的
频率 19.72%和3.33%,亚基 7+8 、7 +9的频率
分别 50.00%和21.72%,亚基 2+12的频率最高 ,
为85.28%,这揭示出我省小麦优质高分子量谷蛋
白亚基匮乏 ,急需进一步改良。本研究对偏凸山羊
草与 Sauwne20 远缘杂交获得的 F6 株系进行
HMW麦谷蛋白亚基分析的结果表明 ,该杂交后代
中出现了许多优质亚基 ,如 1 、2＊ 、7+8 、13+16 、5
+10等 ,其中1优质亚基出现的频率高达 77.4%;
5+10优质亚基出现频率高达74.2%;最优组合类
型1 、13+16 、5+10出现的频率最高 ,达到 64.8%,
该组合类型携带的 1 、13+16 、5+10 都是优质亚
基 ,其品质评分达到满分 10分。可见 ,本试验采用
偏凸山羊草和硬粒小麦远缘杂交后代材料是我省
小麦品质改良的重要资源 。
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