全 文 ：麦类作物学报　 2005, 25( 2): 98～ 101
Journa l of T riticeae Crops
　
西藏小麦品种资源 HMW-GS组成研究
曾兴权1, 2 , 吉万全 2 , 强小林 1 , 次　珍 1 , 唐亚伟 1
( 1. 西藏自治区农业研究所 , 拉萨 850002;　 2. 西北农林科技大学农学院 , 陕西杨陵 712100)
摘　要: 为了给小麦品质改良提供基础材料 ,采用十二烷基硫酸钠 -聚丙烯酰胺凝胶电泳 ( SDS-PAGE)方
法 ,分析了西藏地方品种、西藏主要育成品种和近几年从国内外引进品种 (系 )等 805份小麦的高分子量谷蛋
白亚基 ( HWM-GS)组成。 结果表明 , Glu-1位点共有 24种等位基因 ,其中 Glu-A1位点 4种、 Glu-B1位点 10
种、 Glu-D1位点 10种 ;亚基 N、 7+ 8和 2+ 12在各自位点的频率最高 ,分别为 66. 70% 、 40. 25%和 59. 88% ;
另外 ,在 Glu-D1位点 ,还发现有了稀有亚基 2. 2+ 12,其频率为 0. 62%。引进品种的 2* 、 14+ 15、 17+ 18和 5+
10等优质亚基出现的频率较西藏主要育成品种高 ,西藏主要育成品种中优质亚基 5+ 10的频率仅为 0. 24% ,
西藏品种亚基组合类型主要为 N, 7+ 8, 2+ 12。
关键词: 西藏 ; 小麦 ; 高分子量谷蛋白亚基 ; 品质
中图分类号: S 512. 1; S 331　　　　文献标识码: A　　　　文章编号: 1009-1041( 2005) 02-0098-04
Anal ysis on the Components of HMW-GS of Tibet Wheat Variety Resources
ZENGXing-quan
1, 2
, JI Wan-quan
2
, QIANG Xiao-l in
1
, CI Zhen
1
, TANG Ya-wei
1
( 1. Ins titute of Tibet Agricultural Sciences, Lasa, Xizang 850002, China;
2. Agronomy College, Northw est A& F Universi ty, Yangling , Shaanxi 712100, China)
Abstract: In order to provide basic materials fo r improving wheat quality , 805 Tibet w heat varieties w ere
analyzed with SDS-PAGE on the alleles variance of high molecular w eight g luten in g luten subunits
( HWM-GS) , some of the wheat v arieties w ere local va rieties and some varieties ( lines) w ere from out of
Tibet. The result show ed that there w ere 24 alleles on Glu-1 loci , 4 alleles on Glu-A1 loci, 10 alleles on
Glu-B1 loci, 10 alleles on Glu-D1 loci. The f requencies of N, 7+ 8, 2+ 12 alleles g ene w ere high on the
Glu-A1, Glu-B1 and Glu-D1 loci, respectively , and w ere 66. 70% , 40. 25% , 59. 88% . The frequencies
of elite subunits of 2
*
, 14+ 15, 17+ 18 and 5+ 10 of some varieties ( lines) out of Tibet w as higher than
that of Tibet va rieties, and some rare subunit types such as 2. 2+ 12 subunit in Glu-D1 loci among them
were found. The f requency of elite subuni ts 5+ 10 w as only 0. 24% among Tibet main varieties.
Key words: Tibet; Wheat; HWM-GS; Quali ty
普通小麦高分子量谷蛋白亚基 ( HMW-GS)是由小麦第一部分同源染色体 1A、 1B、 1D长臂上的基
因位点所控制 ,各位点均有不同的等位基因编码不同的亚基 ,亚基组成对小麦品质有显著影响 [ 1～ 3]。国
内外研究证明 , Glu-1位点的亚基 1, 2* , 5+ 10, 17+ 18, 14+ 15等的存在通常与较好的面包烘烤品质
相关联 ,这些亚基赋予面团很好的弹性和韧性 [4 ]。我国品种中具有优异的面条和饺子加工品质的品种
通常携带 1, 17+ 18, 14+ 15等亚基 [5 ]。西藏是我国冬小麦高产区 ,目前西藏小麦加工品质普遍较差 ,尤
其缺乏强筋小麦品种。 西藏小麦加工品质研究起步较晚 ,尤其对受环境影响较少的 HMW-GS变异及
其在品种构成中的研究较少。本研究采用 SDS-PAGE方法对西藏小麦品种 (系 )高分子量谷蛋白亚基
遗传组成进行研究 ,旨在为西藏小麦品质改良提供亲本材料和理论依据。
1　材料和方法
1. 1　供试材料
参试材料共 805份 ,其中国内外引进品种 (系 ) 608份 ,西藏育成品种 15份 ,西藏地方品种 182份。
收稿日期: 2004-10-11　　　　修回日期: 2004-11-26
基金项目: “西部开发—科技行动” (2002BA901A24) ;西藏自治区“十五”科技攻关计划项目。
作者简介:曾兴权 ( 1975- ) ,男 ,助理研究员 ,在读硕士 ,主要从事小麦品质育种工作。
通讯作者:强小林 ( 1963- ) ,男 ,研究员 ,从事小麦育种研究工作。
对照品种为小偃 6号和肥麦 (西北农林科技大学农学院小麦中心生物技术育种室提供 )。
1. 2　 SDS-PAGE方法
切取 1 /3的种子 ,将其研碎后加入 50%异丙醇 60℃水浴 30 min,离心 ,加入含二硫苏糖醇的 50%
异丙醇 60℃水浴提取 30 min,再加入含 4-已烯基吡啶的 50%异丙醇溶液 , 60℃水浴 30 min,离心后取
上清液加入 4倍体积的丙酮溶液 ,在 35～ 40℃水浴 30 min沉淀高分子量和低分子量麦谷蛋白 ,离心 ,
弃去上清液 ,加入样品缓冲液 ,再在 35～ 40℃水浴 1 h。采用 8. 7% pH 8. 8的分离胶和的 4% pH 6. 8
的浓缩胶 ,交联度 ( C)为 1. 25%。用 1倍的甘氨酸电极缓冲液在 15 m A恒压电泳 15～ 18 h。用考马斯
亮蓝染色 3 h,清水脱色 24 h,拍照保留。 高分子量麦谷蛋白编号按 Payne and Law rence的命名方
法 [6, 7 ]。
2　结果与分析
2. 1　西藏地方品种、育成品种 (系 )和引进品种在 Glu-1位点的亚基组成
对照品种小偃 6号 ( 1, 14+ 15, 2+ 12)和肥麦 ( N , 6+ 8 , 2+ 12)。图 1、图 2和表 1结果表明 , Glu-
1位点共有 24种等位基因 ,其中 Glu-A1位点 4种 , Glu-B1位点 10种 , Glu-D1位点 10种。在 Glu-A1
位点 ,亚基 N、 1、和 2* 的频率分别为 66. 70% 、 29. 20%和 3. 86% 。在 Glu-B1位点 ,亚基 7+ 8、 7、 7+ 9
的频率最高分别为 40. 25%、 21. 12%和 15. 15% , 17+ 18和 14+ 15的频率分别为 9. 94%和 2. 61%。
在 Glu-D1位点 ,亚基 5+ 10和 2+ 12的频率最高分别为 25. 97%和 59. 88% ,稀有亚基 2. 2+ 12的频
率为 0. 62% 。同时发现了新的特殊亚基 (疑为 1* ) ,其频率为 0. 25% 。引进品种的 2* 、 14+ 15、 17+ 18
及 5+ 10优质亚基出现的频率较西藏主要育成品种高。西藏主要育成品种中优质亚基 5+ 10的频率仅
为 0. 24% ,西藏地方品种与西藏主要育成品种在 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1三位点的组成相对比较单
一 ,主要等位基因变异为 N、 7+ 8和 2+ 12。同时在国外引进品种 (系 )中出现了四倍体小麦 ,亚基组合
类型为 N , 14+ 15和 N, 7,其出现的频率共为 0. 99%。
从左至右依次为藏春 667、藏春 6号、 96-97WIV 007、 97WIV 756、藏冬 6号、 96-97WIV570、 97WIV738、 95引 1320、辽春 10号、
96-97WIV533、 95引 1303、日喀则 54、 95引 1255、小冰麦 8806、 95引 10426、 96引 1108、 97-1204
From lef t t o right , there are Zangchun 667, Zangchun 6, 96-97W IV007, 97WIV756, Zangdong 6, 96-97WIV 570, 97WIV738,
95yin 1320、 Liaochun 10, 96-97WIV 533, 95yin1303, Rikaze 54, 95yin1255, Xiaobinmai 8806, 95yin10426, 96yin1108, 97-1204
图 1　部分参试品种的 HWM-GS图谱
Fig. 1　 HWM-GS patterns of part varieties invest igated
2. 2　优质 HMW-GS的分布
国内外研究证明 ,在众多影响加工品质的因素中 , Glu-1位点的遗传组成作用贡献很大 [8 ]。 Glu-A1
位点的 1和 2* , Glu-B1位点的 17+ 18和 14+ 15, Glu-D1位点的 5+ 10为优质亚基。 不同来源品种
(系 )的优质亚基分布 (表 2)结果表明 ,引进品种在 Glu-A1、 Glu-B1、 Glu-D1位点的优质亚基高于西藏
地方品种和主要育成品种 (系 ) , 2* 、 14+ 15、 17+ 18和 5+ 10优质亚基出现的频率分别为 3. 86%、 2.
61% 、 6. 09%和 23. 99% 。西藏主要育成品种中优质亚基 5+ 10的频率仅为 0. 24% ,西藏地方品种优质
亚基 5+ 10的频率为 1. 86%。而在西藏主要育成品种和地方品种中没有找到亚基 2* 、 14+ 15和 17+
18。
·99·2期 曾兴权等:西藏小麦品种资源 HMW-GS组成研究
从左至右依次为小偃 6号、肥麦、藏 -1478、藏 -1481、藏 -1483、藏 -1486、藏 -1496、藏 -1498、藏 -1500、藏 -1503、
藏 -1504、藏 -1505、藏 -1507、藏 -1508、藏 -1510、藏 -1513、藏 -1514、藏 -1519、藏 -1520
From lef t to righ t , there are Xiaoyan 6, Feimai, Zang-1478, Zang-1481, Zang-1483, Zang-1486, Zang-1496, Zang-1498, Zang-1500,
Zang-1503, Zang-1504, Zang-1505, Zang-1507, Zang-1508, Zang-1510, Zang-1513, Zang-1514, Zang-1519, Zang-1520
图 2　部分地方品种的 HWM-GS图谱
Fig. 2　 HWM-GS patterns of part local varieties
表 1　参试小麦 Glu-1位点 HWM-GS的种类及其分布频率
Tabl e 1　 Types and frequencies of HWM-GS at Glu-1 l oci of varieties investigated
位点
Loci
亚基类型
Types of
subunit
西藏地方品种
Local landrace
材料数
Varieties
number
频率
Frequency
(% )
西藏育成品种
Local bred varieties
材料数
Varieties
number
频率
Frequency
(% )
引进品种
Varieties int roduced
材料数
Varieties
number
频率
Frequency
(% )
合　计
Total
材料数
Varieties
number
频率
Frequency
(% )
Glu-A1 N 168 20. 86 13 1. 61 356 44. 23 537 66. 70
1 14 1. 73 2 0. 24 219 27. 23 235 29. 20
2* 31 3. 86 31 3. 86
特殊类型　 Special subunit 2 0. 24 2 0. 24
805 100. 0
Glu-B1 17+ 18 31 3. 85 49 6. 09 80 9. 94
6+ 8 6 0. 74 2 0. 24 61 7. 59 69 8. 57
14+ 15 21 2. 61 21 2. 61
20 2 0. 25 2 0. 25
22 1 0. 12 1 0. 12 2 0. 25
7 1 0. 12 169 21. 00 170 21. 12
7+ 8 137 17. 01 10 1. 24 177 22. 90 324 40. 25
7+ 9 7 0. 86 2 0. 24 122 15. 16 131 16. 26
13+ 16 4 0. 50 4 0. 50
特殊类型　 Special subunit 2 0. 25 2 0. 25
805 100. 0
Glu-D1 5+ 10 15 1. 86 1 0. 12 193 23. 99 209 25. 97
2+ 12 148 18. 38 14 1. 73 320 39. 77 482 59. 88
2+ 11 3 0. 37 3 0. 37
11 6 0. 74 6 0. 74
12 5 0. 62 5 0. 62
4+ 12 12 1. 49 12 1. 49
- 1 0. 12 7 0. 87 8 0. 99
3+ 12 3 0. 37 3 0. 37
4+ 11 18 2. 24 54 7. 71 72 8. 95
2. 2+ 12 5 0. 62 5 0. 62
805 100. 0
注: “- ”表示 D位点不表达。 　　　Note: “- ” is absen t at the Glu-D1 loci.
从以上分析表明 ,西藏小麦目前缺乏优质亚基 ,引进优质亚基是今后育种工作的重点。
·100· 麦　类　作　物　学　报 25卷
3　讨 论
西藏小麦育成品种和地方品种 Glu-1位点组成比较单一 ,主要由 N、 7+ 8和 2+ 12亚基组成 ,优质
亚基 5+ 10出现的频率低 ,遗传基础比较狭窄。育成品种较地方品种没有多大改进。在所分析的 15个
西藏育成品种中大部分小麦品种缺少优质谷蛋白亚基 ,优质亚基 5+ 10的频率仅为 0. 24% ,地方品种
优质亚基 5+ 10的频率为 1. 86%。因此 ,应开展对 5+ 10亚基的转育和利用。引进优质亚基是西藏小
麦品质改良的一条重要途径 ,这在本文研究中得到证实。
表 2　不同来源品种的优质亚基分布频率
Tabl e 2　 Frequencies of quality HWM-GS in dif f erent
var ieties f rom dif ferent origins
品种 (系 )来源
Origins of varieties
亚基分布频率
Frequency of HWM-GS(% )
2* 17+ 18 14+ 15 5+ 10
国内外引进 ( 608)
In troduced
3. 86 6. 10 2. 61 24. 09
西藏育成品种 (系 ) ( 15)
Local bred varieties
- - - 0. 24
西藏地方品种 ( 182)
Local landrace
- 3. 85 - 1. 86
西藏小麦加工品质普遍较差。长期以
来 ,多数研究者认为灌浆期低温寡照的不
利气候是影响西藏小麦品质的限制因素 ,
本研究认为 ,除了受气候因素影响外 ,缺
乏优质亚基也是主要原因之一。 小麦的
HMW-GS组成为遗传因素 ,不受气候环
境条件影响。通过引进优质亚基 ,改善小
麦加工品质的遗传基础 ,是改良西藏小麦
品种品质的一条有效途径。西藏拥有很多
稀有资源 ,目前尚未对其进行系统研究 ,利用 SDS-PAGE分析技术挖掘稀有资源、地方品种中的优质
材料 ,为小麦品质改良提供亲本材料 ;同时可简化田间选种工作量 ,节约人力、物力 ,提高杂种后代选
择的准确性和育种效率 ,加速亚基聚合和加快品质育种进程 [ 4]。西藏小麦品质改良应逐步应用先进的
生物化学和生物工程技术 ,克服不良气候因素的影响 ,提高育成品种的品质水平。
参考文献:
[1 ]　 Payne P I, Corfield K G, Blackman J A. Identi fication of high-molecular-w eigh t subunit of gluten in wh ose pres ence correlates w ith
bread-making quali ty in w heat of related pedigree[ J] . Th eor. Appl. Genet. , 1979, 55: 153— 159.
[2 ]　 Burnouf T, Bouriquet R. Glutenin subuni ts of genetically related European hex aploid w heat cultivars; th ei r relation to bread-making
quali ty [ J] . Th eor. Appl. Gen et. , 1980, 58: 107— 111.
[3 ]　 Payne P I, Law C N, M udd E E. Con trol by homogous group ch romosome of th e high-molecular-w eigh t subunit of gluten in major
protein of wh eat endosperm [ J] . Th eor. Appl. Genet. , 1980, 58: 113— 120.
[4 ]　 Trethow n R M, Pena R J. Ginkel M: Penal ties associated w ith use of indi rect tests for grain quali ty on yield and bread making quali ty
of w h eat [ J] . Plant Breeding, 2001, 120: 509— 512.
[5 ]　李硕碧 ,高　翔 . 小麦高分子量谷蛋白亚基与加工品质 [M ] . 北京:中国农业出版社 , 2000.
[6 ]　 Payne P I, Holt L M , Law C N. St ructural and g enetical studies on th e high-molecular w eight glu tenin [ J ]. Theor. Appl. Genet. ,
1981, 60: 229— 236.
[7 ]　 Payne P I, Law rence G J. Catalog ue of alleles for th e complex gene loci, Glu-A1, Glu-B1 and Glu-D1 w hich code for high-molecular
weigh t subunit s of gluten in h exaploid w heat [ J] . Cereal Research Communication, 1983, 11( 1): 29— 35.
[8 ]　李保云 ,解超杰 ,尤明山 ,等 . 野生二粒小麦高分子量谷蛋白亚基的多态性分析 [ J] . 麦类作物学报 , 2002, 22( 3): 21— 23.
[9 ]　张晓科 ,李耀科 ,魏益民 ,等 . 小麦贮藏蛋白特性极其遗传转化 [ J] . 麦类作物学报 , 2002, 22( 2): 78— 82.
[10 ]　 Payne P I, Jackson E A, Hol t L M. Th e association betw een gamma-galidin 45 and gluten st rength in durum w heat varieties di rect
causal ef fect or genetic linkage [J ]. J. Cereal Sci. , 1984, 2: 73— 81.
[11 ]　 Ciaf fi M , Lafiand ra D, Porceddu E, et al . Storage-protein variation in wi ld emmer wh eat ( Triticum ssp. d icoccoides ) f rom Jordan
and Turkey. Ⅰ . Electroph oertic characteri zation of genotypes [ J]. Theor. Appl. Genet. , 1993, 86: 474— 480.
·101·2期 曾兴权等:西藏小麦品种资源 HMW-GS组成研究