全 文 ：麦类作物学报　2007 , 27(2):250-254
Journal o f T riticeae Crops
西藏小麦高分子量谷蛋白亚基组成及其与
蛋白质含量和沉淀值的关系
曾兴权1 , 2 , 次仁卓嘎2 , 次　珍2 , 强小林2 , 吉万全1
(1.西北农林科技大学农学院 ,陕西杨凌 712100;2.西藏自治区农牧科学院农业研究所 , 西藏拉萨 850002)
　　摘　要:为明确西藏小麦品种不同高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)对小麦品质的作用 ,对 210 份小麦
品种的 HMW-GS 组成与蛋白质含量和沉淀值之间的关系进行了研究 ,结果表明 , 在 Glu-A1 位点上 , 亚基 1、
null和 2 ＊出现的频率依次为 50.00%、34.76%和 15.24%, 各亚基对蛋白质含量和沉淀值的作用均为 2＊>1
>null;在 Glu-B1位点上 , 亚基 7+8和 7+9 出现频率分别为 45.71%和 37.14%, 远高于其它亚基出现的频
率 ,各亚基对蛋白质含量的作用为 7>14+15>17+18>6>7+9>22>7+8>6+8 , 对沉淀值的作用为 17+
18>7>14+15>7+9>7+8>6>6+8>22;在 Glu-D1 位点上 , 5+10 与 2+12 出现频率分别为 52.38%和
47.14%,亚基 12 出现频率较低 ,各亚基对蛋白质含量的作用为 5+10>12>2+12 ,对沉淀值的作用为 5+10
>2+12>12。HMW-GS 所对应的蛋白质含量与沉淀值之间的相关系数为0.6535 ,达到了显著水平。以蛋白
质含量为评价指标 ,较优的亚基组合有 1/ 17+18/ 2+12 、1/7/5+10 、1/ 17+18/ 5+10、1/6+8/2 +12 、null/
22/ 2+12、2＊/ 17+18/5+10。以沉淀值为评价指标 ,较优的亚基组合有 1/ 14+15/ 2+12 、2＊/17+18/ 5+10、
2 ＊/ 7/ 5+10。以蛋白质含量与沉淀值相结合为评价指标 , 本研究中 HMW-GS 的最优搭配为 2＊/17+18/ 5+
10 , 其次为 2 ＊/7/5+10。HMW-GS 组成类型所对应的蛋白质含量与沉淀值之间的相关系数为 0.5571(P <
0.05),达到了显著水平 。
　　关键词:西藏小麦;高分子量谷蛋白亚基;蛋白质;沉淀值
　　中图分类号:S512.1;S331　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1009-1041(2007)02-0250-05
Composition of High Molecular Weight Glutenin Subunits
in Tibet Wheat and Relationship with Protein
Content and Sedimentation Value
ZENG Xing-quan1 , 2 , CI Ren-zuoga2 , CI Zhen2 ,QIANG Xiao-l in2 , JI Wan-quan1
(1.College of Ag ron omy , Northw est A &F University , Yangling , Shaanxi 712100 , China;
2.Inst itute of Agricul tu re , Tib et Academy of Agricu lture and Animal hu sbandry , Lhasa , Tibet 850002 , China)
Abstract:210 wheat varie ties from Tibet we re studied to investig ate the rela tionships betw een protein
contents , sedimentat ion value and high molecular w eight (HMW)g lutenin subunits.Three kinds of
HMW-GS on G lu-A1 we re examined , which w ere 1 , null and 2 , and thei r f requency w ere 50.00%,
34.76% and 15.24%, respectively.The contribut ions of variation in Glu-A1 to the quali ty t rait s w ere
dete rmined as 2＊>1>nul l.There w ere eight kinds o f HMW-GS on Glu-B1 , the frequency of 7+8
and 7+9 w as 45.71% and 37.14%, respectively , which we re higher than the o ther types.The con-
t ributions of v ariation in Glu-B1 to the protein contents w ere determined as 7>14+15>17+18>6>
7+9>22>7+8>6+8 , to the sedimentation value w ere as 17+18>7>14+15>7+9>7+8>6>6+
收稿日期:2006-11-29　　　修回日期:2007-01-20
基金项目:西藏自治区“十一五科技攻关”计划项目;陕西省重大科技专项(2006kz05-G3)。
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研究。
通讯作者:吉万全(1963-),男 , 博士 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事小麦遗传育种研究。
8>22.Three kinds o f HMW-GS on Glu-D1 we re examined , which were 5+10 , 2+12 and 12 , and
their f requency w ere 52.38%, 47.14% and 0.48%, respectively.The contribution of v aria tion in
Glu-D1 to the quali ty t rai ts we re determined as 5+10>12>2+12 , to the sedimentation value w ere as
5+10>2+12>12.The protein contents co rresponding to the HMW-GS appeared significant po si-
tive cor relation wi th sedimentat ion value(r =0.6535＊).Using the pro tein contents as the evaluation
index , the mo re excellent subunit combinat ions were 1/17+18/2+12 , 1/7/5+10 , 1/17+18/5+10 ,
1/6+8/2+12 , null/22/2+12 , and 2＊/17+18/5+10.Using the sedimentation value as the evalua-
tion index , the mo re excellent subunit combinations were 1/14+15/2+12 , 2＊/17+18/5+10 , 2＊/17
+18/5+10 , 2＊/17+18/5+10 , and 2＊/7/5+10.Using the sedimentat ion value and the pro tein con-
tents to gether as the evaluation index , the best subunit combinations w as 2＊/17+18/5+10 , nex t one
w as 2＊/7/5+10.The protein contents corresponding to the subunit combinations appeared significant
po sitive co rrelation w ith sedimentation value (r=0.5571＊).
Key words:Tibet w heat ;HMW-GS;Protein ;Sedimentation value
　　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。Payne(1979)首次报道了小
麦 HMW-GS 与面粉沉淀值的关系 ,进而又建立
了 HMW-GS 与烘烤品质的关系。近年来已有研
究证明小麦 HMW-GS 与小麦烘烤品质关系极为
密切[ 1 ～ 3] ,沉淀值与面包烘烤品质 、面团特性等多
项指标均有很好的相关性 ,常作为衡量小麦面包
品质的指标 ,并广泛用于小麦品质育种 , 1A 、1B
和 1D位点亚基对沉淀值有不同的影响[ 4 , 5] 。
西藏是中国冬小麦高产区 ,目前西藏小麦加
工品质普遍较差 ,尤其缺乏优质小麦品种 。西藏
小麦亚基与加工品质研究起步较晚 ,尤其对受环
境影响较小的 HMW-GS变异及其在品种构成中
的作用研究较少。为此 ,本研究检测分析了 210
份西藏小麦品种(系)的 HMW-GS 组成及其与蛋
白质含量和沉淀值的关系 ,旨在为西藏小麦品质
改良提供亲本材料和理论依据 。
1　材料与方法
1.1　材料
试验选用 210份小麦材料 ,其中 15份为西藏
近年来育成品种 ,另外 195份是西藏自治区农业
研究所 1996 、1997年从国内外引进 、经筛选适宜
在西藏种植的品种(系)。供试材料 2003年 10月
至 2005 年 9月两年重复种植于西藏自治区农业
研究所试验地 。田间采用单株点播种植方式 ,双
行区 , 2 m行长 ,常规田间管理;成熟时单收单脱 ,
严防混杂。HMW-GS 分析时对照品种为“中国
春”和小偃 6号 ,由西北农林科技大学农学院小麦
中心生物室提供。
1.2　方法
蛋白质提取和 SDS-PAG E 分析参考朱金
宝[ 6]和 Morel等[ 7]的方法;品质分析参照任志龙
等[ 8]的方法进行 。
表 1　供试小麦品种(系)的蛋白质含量与沉淀值分布
Table 1　Distribution of protein content and sedimentation
value of varieties investigated
性状
T rait s
变 幅
Variat ion
品种数
Num ber of
varieties
频率
Frequency(%)
蛋白质含量(%) 8.9～ 10.0 17 8.09
Protein content(%) 10.0～ 12.0 93 44.29
12.0～ 14.0 72 34.29
14.0～ 16.0 23 10.95
16.0～ 18.0 5 2.38
11.95(平均值 Mean)
沉淀值(mL) 6.0～ 20.0 72 34.29
S edimenation vaule 20.0～ 30.0 80 38.09
30.0～ 40.0 36 17.14
40.0～ 50.0 9 4.29
50.0～ 65.7 13 6.19
29.87(平均值 Mean)
2　结果与分析
2.1　供试材料的蛋白质含量和沉淀值
由表 1可以看出 ,供试材料蛋白质含量最大
值为 17.4%,最小值为 8.9%,平均值为11.95%;
蛋白质含量为 10%～ 12%的品种(系)最多 ,占总
数的 44.29%,为 12%～ 14%的占 34.29%,为
·251·第 2 期　　　　　　曾兴权等:西藏小麦高分子量谷蛋白亚基组成及其与蛋白质含量和沉淀值的关系
16%～ 18%的品种(系)最少 ,占总数的 2.38%。
沉淀值最大值为 65.7 mL ,最小值为 6.0 mL ,平
均值为 29.87 mL;沉淀值在 20 ～ 30 mL 的品种
(系)最多 ,占总数的38.09%,为 6 ～ 20 mL 的占
34.29%,为40 ～ 50 mL 的品种(系)最少 ,占总数
的4.29%。
表 2　供试小麦品种(系)的 HWM-GS
种类及其分布频率
Table 2　Types and frequencies of HWM-GS at Glu-1
loci in varieties investigated
基因位点
Alleles
亚 基
Subunit
品种数
Num ber of
varieties
频率
Frequency(%)
Glu-A1 1 105 50
2＊ 32 15.24
nu ll 73 34.76
Glu-B1 22 1 0.49
7 4 1.9
6 1 0.49
7+8 96 45.71
7+9 78 37.14
14+15 14 6.67
6+8 8 3.8
17+18 8 3.8
Glu-D1 12 1 0.48
5+10 110 52.38
2+12 99 47.14
表 3　供试小麦品种(系)的 HWM-GS
组成类型及其分布频率
Table 3　Composition and frequencies of HWM-GS
of varieties investigated
编号
No.
亚基组成
Subuni t
composi tion
品种数
Num ber of
varieties
频率
Frequency(%)
1 1 , 7+8 , 5+10 21 10
2 1 , 7+9 , 5+10 25 11.9
3 1 , 7+8 , 2+12 31 14.76
4 1 , 14+15 , 2+12 8 3.8
5 1 , 7+8 , 12 1 0.48
6 1 , 17+18 , 2+12 4 1.9
7 1 , 7+9 , 2+12 8 3.8
8 1 , 7 , 5+10 2 0.96
9 1 , 17+18 , 5+10 1 0.48
10 1 , 14+15 , 5+10 2 0.96
11 1 , 6+8 , 2+12 2 0.96
12 nu ll , 7+8 , 2+12 32 15.23
13 nu ll , 22 , 2+12 1 0.48
14 nu ll , 6 , 2+12 1 0.48
15 nu ll , 17+18 , 5+10 1 0.48
16 nu ll , 6+8 , 5+10 4 1.9
17 nu ll , 14+15 , 2+12 4 1.9
18 nu ll , 7+8 , 5+10 5 2.38
19 nu ll , 7+9 , 5+10 17 8.1
20 nu ll , 7+9 , 2+12 8 3.8
21 2＊ , 6+8 , 5+10 2 0.96
22 2＊ , 7 , 5+10 2 0.96
23 2＊ , 17+18 , 5+10 2 0.96
24 2＊ , 7+8 , 5+10 6 2.86
25 2＊ , 7+9 , 5+10 20 9.51
2.2　供试材料的 HMW-GS组成及其频率
由表 2可以看出 ,在 210 份西藏小麦材料中
共检测出 14 种亚基或亚基对 ,在 Glu-A1 位点 ,
亚基 1出现频率较高 ,为 50.0%;其次为 null ,出
现频率为34.76%。在 Glu-B1位点 ,亚基 7+8和
7+9的出现频率分别为 45.71%和 37.14%,远
高于其它亚基;亚基 22和 6出现频率最低 ,均为
0.48%。在G lu-D1位点 , 5+10 与 2+12 出现
频率分别为 52.38%和 47.14%,亚基 12出现频
率很低 ,为 0.48%。
供试材料共有 25 种亚基组成类型(表 3),
null/7+8/2 +12 组成类型出现频率最高 , 为
15.23%;1/7+8/5+10 、1/7+9/5+10 、1/7+8/2
+12和 2＊/7+9/5+10出现频率分别为10.0%、
12.86%、11.90%和 9.51%;其余亚基组成类型
的频率均较低 。
表 4　供试小麦品种(系)的 HMW-GS
与蛋白质含量和沉淀值之间的关系
Table 4　The relationship between the HMW-GS
with protein content and sedimentation value
in varieties investigated
基因位点
Alley s
亚基
Subunit
蛋白质含量(%)
Protein content(%)
变 幅
Variation
平均值
M ean
SDS 沉淀值(mL)
Sedimen tation value
变 幅
Variat ion
平均值
Mean
Glu-A1 1 9.6～ 16.3 12.1 8～ 65.7 28.68
2＊ 9.5～ 15.2 12.55 14～ 52.9 29.87
null 8.9～ 14.2 11.77 6～ 53.8 23.42
Glu-B1 22 12.1 12.1 15.5 15.5
7 13.9～ 14.5 14.2 27～ 36.5 31.75
6 12.4 12.4 22.5 22.5
7+8 9～ 15.2 11.93 10～ 65.7 27.75
7+9 8.9～ 16.2 12.16 9～ 64 28.15
14+15 11.6～ 14.6 13.74 6～ 65.0 30.15
6+8 9.5～ 14.3 11 14～ 23.0 18.62
17+18 10.4～ 17.4 13.42 28～ 40 33.64
Glu-D1 12 12.1 12.1 18 18
5+10 8.9～ 16.2 12.26 8.5～ 65.7 30.01
2+12 9～ 17.4 12.04 6～ 65.0 24
2.3　HMW-GS对小麦品质的影响
对具有相同亚基品种(系)的蛋白质含量和沉
淀值分别计算加权平均值(表 4),通过对平均值
的比较 ,确定各亚基对蛋白质含量和沉淀值的作
用之大小 。由表 4 可以看出 , HMW-GS 或亚基
对对不同小麦品种的蛋白质含量 、沉淀值的作用
明显不同 。在 G lu-A1位点 ,各亚基对蛋白质含
量和沉淀值的作用均为 2＊>1>null。在 Glu-B1
·252· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　第 27 卷
位点 ,各亚基对蛋白质含量的作用为 7>14+15
>17+18>6>7+9>22>7+8>6+8 ,对沉淀值
的作用为 17+18>7>14+15>7+9>7+8>6
>6+8>22 。在 Glu-D1 位点 ,各亚基对蛋白质
含量的作用为 5+10>12>2+12 ,对沉淀值的作
用为 5+10>2+12>12。HMW-GS所对应的蛋
白质含量与沉淀值之间的相关系数为0.6535(P
<0.05),达到了显著水平 。
2.4　HMW-GS组成对小麦品质的影响
对具有相同亚基组成类型品种(系)的蛋白质
含量和沉淀值分别计算加权平均值 ,结果列于表
5。由表 5可以看出 ,以蛋白质含量为评价指标 ,
较优的亚基组合有 1/17+18/2+12 、1/7/5+10 、
1/17+18/5+10 、1/6+8/2+12 、null/22/2+12 、
2＊/17+18/5+10。以沉淀值为评价指标 ,较优
的亚基组合有 1/14+15/2+12 、2＊/17+18/5+
10 、2＊/7/5+10 。以蛋白质含量与沉淀值相结合
为评价指标 ,本研究中 HMW-GS 的最优搭配为
2＊/17+18/5+10 ,其次为 2＊/7/5+10。HMW-
GS 组成类型所对应的蛋白质含量与沉淀值之间
的相关系数为 0.5571(P<0.05),达到了显著水
平。
表 5　供试小麦品种(系)的 HMW-GS组成类型及其与蛋白质含量和沉淀值之间的关系
Table 5　The relationship between HMW-GS compositions and their quality in varieties investigated
编号
No. 亚基组成Subunit com positi on
蛋白质含量(%)Protein con tent
平均值 M ean 变幅 Variat ion
SDS沉淀值(mL)S edim entation value
平均值 M ean 变幅 Variation
1 1 , 7+8 , 5+10 11.78 10.2～ 12.9 31.06 17～ 65.7
2 1 , 7+9 , 5+10 12.52 10.5～ 14.8 29.59 9～ 64.0
3 1 , 7+8 , 2+12 11.87 9～ 16.3 25.9 8.7～ 36.3
4 1 , 14+15 , 2+12 12.07 9.6～ 13.6 41.65 7.5～ 65
5 1 , 7+8 , 12 12.1 12.1 18.0 18.0
6 1 , 17+18 , 2+12 14.4 11.8～ 17.4 33.6 28～ 39.2
7 1 , 7+9 , 2+12 10.33 10～ 10.8 14.7 12～ 18.5
8 1 , 7 , 5+10 14.5 14.5 27.0 27.0
9 1 , 17+18 , 5+10 14.5 14.5 33.0 33.0
10 1 , 14+15 , 5+10 13.2 13.2 24.8 24.8
11 1 , 6+8 , 2+12 14.3 14.3 23.0 23.0
12 nu ll , 7+8 , 2+12 11.82 9.1～ 14.7 24.8 10～ 53.8
13 nu ll , 22 , 2+12 14.2 14.2 15.5 15.5
14 nu ll , 6 , 2+12 12.4 12.4 22.5 22.5
15 nu ll , 17+18 , 5+10 10.4 10.4 8.5 8.5
16 nu ll , 6+8 , 5+10 10.1 9.6～ 10.6 19.0 18.0～ 19.5
17 nu ll , 14+15 , 2+12 11.3 10.1～ 12.5 11.0 6～ 16
18 nu ll , 7+8 , 5+10 12.94 10.2～ 13.6 25.4 20～ 31.5
19 nu ll , 7+9 , 5+10 11.6 8.9～ 13.3 28.38 13～ 46.8
20 nu ll , 7+9 , 2+12 11.98 10.2～ 14.7 19.6 12～ 28.25
21 2＊ , 6+8 , 5+10 9.5 9.5 14.0 14.0
22 2＊ , 7 , 5+10 13.9 13.9 36.5 36.5
23 2＊ , 17+18 , 5+10 14.1 14.1 40.0 40.0
24 2＊ , 7+8 , 5+10 13.2 11～ 15.2 27.8 20.5～ 35
25 2＊ , 7+9 , 5+10 12.38 10～ 14.6 31.71 18.7～ 52.9
3　讨论
3.1　Glu-1位点亚基组成的变化
与以往研究[ 9 ～ 17] 相比 ,本研究所分析小麦品
种(系)的亚基组成有了明显变化 ,亚基出现的频
率也发生了较大变化。G lu-A1位点 null出现的
频率明显降低 , 2＊出现的频率有了较大幅度提
高。Glu-B1位点 7+8 出现的频率降低 ,7+9出
现的频率有了较大幅度提高。Glu-D1 位点 5+
10出现的频率明显高于以往研究[ 9 , 16] 。这与本
研究所选材料有关 ,这些材料是 1996和 1997年
从国内外引进 、经筛选适宜在西藏种植的优质品
·253·第 2 期　　　　　　曾兴权等:西藏小麦高分子量谷蛋白亚基组成及其与蛋白质含量和沉淀值的关系
种(系)材料。
3.2　环境对高分子量谷蛋白亚基与蛋白质 、沉淀
值之间关系的影响
亚基组成与小麦品质关系密切 ,Payne 等[ 4 , 5]
的研究表明 ,谷蛋白含量与沉淀值的相关性达到
1%的显著性水平。与前人研究相比 ,本研究中有
些亚基或其组合的品种数很少 ,使得个别位点亚
基变异引起的品质差异未能充分体现。本研究所
选用品种的蛋白质含量总体偏低 ,西藏环境因素
可能对蛋白质含量 、沉淀值有影响 ,因而可能产生
一些误差 ,从而影响亚基与品质的关系 。王银银
等[ 11]研究认为 ,相同环境下 ,西藏品种蛋白质含
量低于内地品种 ,同一品种在西藏种植蛋白质含
量低于内地 。据国内外研究[ 12] ,优质品种包括质
量型(含有 5+10亚基对)和数量型(蛋白质含量
高)两类。质量型优质品种主要受遗传控制 ,受环
境影响小 ,而数量型优质品种受环境影响较大 ,当
环境条件有利于蛋白质积累时 ,其 SDS-沉淀值就
高 ,品质就好 ,而当环境条件不利于蛋白质积累
时 ,其 SDS-沉淀值就较低 ,品质就较差。综上所
述 ,西藏小麦品质育种中 ,要培育品质优良的小麦
品种 ,应在提高小麦籽粒蛋白质含量的基础上 ,注
意选用国内外烘烤品质优良或渗有国内外优良品
种血缘 、含 5+10亚基的品种作杂交亲本 , SDS-
PAGE技术与常规育种结合起来进行。
参考文献:
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·254· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　第 27 卷