全 文 ：麦类作物学报　2008 , 28(3):419-424
Journal o f T riticeae Crops
波兰小麦对普通小麦醇溶蛋白的改良作用＊
王彦民 , 王竹林 , 奚亚军 , 刘曙东
(西北农林科技大学农学院 ,陕西杨陵 712100)
　　摘　要:为研究波兰小麦对普通小麦醇溶蛋白的改良作用 ,利用酸性聚丙烯酰胺凝胶(A-PAGE)电泳技
术对 60 个波兰小麦×普通小麦中 13 后代株系的醇溶蛋白位点进行了检测。结果表明 , 波兰小麦与普通小麦
杂交后代醇溶蛋白存在丰富的变异类型 ,共产生了 34 条迁移率不同的醇溶蛋白谱带 ,其中 ,α区 2 条 , β 区 24
条 ,γ区 4 条 , ω区 4 条。每个株系具有 7 ～ 21 条带 ,多数株系为 12 ～ 19条 ,平均 15.68 条。醇溶蛋白遗传多
样性指数(H′)及多态性信息含量(PIC)分析结果显示 , β 区醇溶蛋白组成最为丰富 ,而α区最低。供试材料
间存在较大的遗传变异 ,在 GD 值 0.38 水平上可聚为 4 类。波兰小麦醇溶蛋白谱带在 BC1F2 中出现的频率
比 BC2 中更高 , 变异更为丰富。杂交后代中出现了 4 条双亲不具有的新谱带。分析表明 ,波兰小麦对普通小
麦醇溶蛋白的改良有十分明显的作用。
　　关键词:普通小麦;波兰小麦;醇溶蛋白;遗传改良
　　中图分类号:S512.1;S331　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1009-1041(2008)03-0419-06
Effects of Triticum Polonicurm L.on Gliadins
Improvement of Triticum aestivum L.
WANG Yan-min , WANGZhu-lin , XI Ya-jun , LIU Shu-dong
(College of Agronomy , Northwest A &F University , Yangling , Shaanxi 712100 , C hina)
Abstract:To investigate the ef fects o f Tri t icum polonicurm L.on g liadins improvements of common
wheat , the gene tic variation of g liadins among 60 strains derived f rom the cro ss o f Trit icum poloni-
curm L.×Tri ticum aestivum L.Zhong 13 w ere analy zed by A-PAGE.The results showed that there
were abundant variations o f g liadin in cro ss of Trit icum polonicurm L.×common wheat , and 34 glia-
din bands w ith dif ferent t ranspo rt ratio were de tected , including 2 bands inαregion ,24 bands in β re-
g ion , 4 bands in γregion and 4 bands in ωregion.There w ere 7 to 21 gliadin bands pe r st rain wi th
the average of 15.68 bands , most st rains had 12 to 19 bands.The analysis o f gliadin genetic dive rsity
indexes and polymorphic informat ion contents show ed that β region contained the most diver se g liadins
and αregion had the least diverse g liadins.A ll tested materials hade high genetic variations and could
be clustered to 4 g roups on 0.38 GD level.The frequencies of the Tri ticum polonicurm L.gliadin
bands in BC1F 2 were higher than those in BC2 , and the genet ic variations were abundant.Four new
gliadin bands no t presented in parents , were presented in hybrid descendant st rains.These results in-
dica ted Tri ticum polonicurm L .had very obvious ro le in g liadins improvements o f comment w heats.
Key words:Trit icum aest ivum L.;Tri ticum polonicurm L .;Gliadins;Genet ic improvement
　　波兰小麦(Tri ticum polonicum L., 2n=4x
=28=AABB)属四倍体小麦裸粒栽培种 ,主要分
布于地中海沿岸和埃塞俄比亚 ,多与硬粒小麦混
生 ,在中国 、土耳其 、伊朗 、也有少量种植[ 1] 。四川
＊　收稿日期:2008-01-15　　　修回日期:2008-03-20
基金项目:西北农林科技大学植物育种专项(05YZ006-1)
作者简介:王彦民(1982-),男 ,在读硕士 ,主要研究方向为作物遗传育种。 E-mai l:bey ond19822001@163.com .
通讯作者:刘曙东(1958-),男 ,教授 ,主要从事作物遗传育种研究。 E-mai l:liu shd325@163.com
农业大学早在 1969年就用普通小麦 NP824 与阿
夫(Funo)的杂种后代与波兰小麦杂交育成了矮
秆大粒的 N PFP 系统的普通小麦品种[ 2] 。前苏
联曾用它与硬粒小麦品种Wapk和野生黑麦的杂
种杂交 ,育成一个硬粒小麦品种[ 3] 。墨西哥国际
玉米小麦改良中心(CIMMYT)选育成功的产量
高达 18 t/ha 的小麦新品种 ,其分蘖力强的特性
就来自波兰小麦[ 4] 。
小麦醇溶蛋白是胚乳贮藏蛋白的主要成分之
一 ,其含量和等位基因组合对面团的粘着性和延
展性有显著影响[ 5 , 6] ;醇溶蛋白及其与谷蛋白的
互作对小麦加工品质具有重要的影响[ 7] 。麦醇溶
蛋白在组成上以单体存在 ,具有高度的异质性和
复杂性。在 A-PAGE 条件下 ,麦醇溶蛋白可区分
为α、β 、γ、ω4个区[ 8] 。醇溶蛋白主要定位于小麦
第一同源群和第六同源群染色体的短臂上 ,分别
用G li-1 、Gli-2表示 ,共有 111个变异[ 9] 。电泳图
谱中的丰富多态性反映出麦醇溶蛋白亚基编码基
因位点在遗传上的复杂性[ 10] 。一些学者对不同
的醇溶蛋白组分与小麦品质 、抗病性 、抗逆性等之
间的关系进行分析 ,发现某些小麦醇溶蛋白组分
与上述性状间具有一定相关性[ 11 ～ 13] 。
关于波兰小麦醇溶蛋白的研究 ,目前主要集
中在波兰小麦醇溶蛋的遗传多样性方面 ,对于波
兰小麦特异醇溶蛋白位点导入普通小麦 ,进而改
良普通小麦的报道甚少。因此 ,本研究选取波兰
小麦与普通小麦中 13杂交后代的 60 个株系 ,研
究波兰小麦醇溶蛋白位点在普通小麦中的遗传行
为以及与普通小麦醇溶蛋白位点互作产生的遗传
变异 ,以期为利用波兰小麦改良普通小麦醇溶蛋
白组分提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
以普通小麦中 13作母本与波兰小麦(本校农
作物标本区收集保存)杂交得 F1 代 ,F1 与中 13回
交得 BC1 ,BC1 自交经选择获得 47个 BC1F2 株系;
BC1 再与中 13回交 ,经选择获得 13个 BC2 株系;
以中国春(CS)作为麦醇溶蛋白分析标准对照品
种[ 14] 。60个杂交后代株系 ,对照中国春 ,亲本中 13
和波兰小麦共有63份材料参加试验(具体见表 1)。
1.2　试验方法
采 用 ISTA 于 1986 年 颁 布 的 APAGE
(pH3·1)标准程序[ 15] ,在电泳电压方面稍有改动。
1.2.1　样品提取　每份材料取单粒种子称重 ,在
1.5 mL 离心管中将其碾成粉末状 ,按 1 mg ∶5
μL 的比例加入样品提取液(25% 2-氯乙醇 、
0.05%甲基绿),混匀 ,室温浸提过夜。10 000 r/
min离心 5 min ,取上清液备用。
1.2.2　酸性聚丙烯酰胺凝胶制备　取 50 mL 凝
胶溶液(丙烯酰胺 10%,甲叉双丙烯酰胺 0.4%,
尿素 6%,抗坏血酸 0.1%,硫酸亚铁 0.0025%),
加入 10%过硫酸胺(A PS)80 μL 搅匀 , 再加 40
μL TEMED搅匀 ,迅速倒入胶板中 ,插好样品梳
(20孔梳子),让其在 5 ～ 10 min 聚合完全 。小心
地拔出样品梳 ,用电极缓冲液冲洗加样孔 ,每孔上
样量为 8μL。加入 10倍稀释的电极缓冲液(4%
冰醋酸 ,0.4%甘胺酸)。
1.2.3　电泳　采用连续分离系统。120 V 电压
电泳 20 min左右 ,使指示剂处于同一水平线上 ,
再调电压至 500 V 电泳 ,待指示剂离底部约 2 cm
左右时调整电压至 300 V ,待指示剂刚出胶板时
停止电泳 。电泳仪为北京六一厂生产的 DYY2-
Ⅲ型稳流稳压电泳仪 ,电泳槽采用北京六一仪器
厂生产的 DYYⅢ-28B夹芯式垂直板电泳槽。
1.2.4　染色　每块胶取 1%考马斯亮蓝 20 mL ,
加入 10%三氯醋酸液 200 mL ,混匀。把胶用毛
笔轻轻掀入染色盘中染色过夜 ,照相。
1.3　数据分析
每个样品的电泳条带按二元数据系统记录 ,
有带记为 1 ,无带记为 0。按 Nei 的方法[ 16] 计算
品系间的遗传相似系数 GS=2N ij/(N i +N j),式
中 N i 为材料 i中出现的谱带数 , N j 为材料 j中出
现的谱带数 , N ij为材料 i和材料 j共有的谱带数。
遗传距离 GD=1-GS 。在 N TSYS 软件系统下 ,
利用 GD 值按不加权成对群算术平均法(UPG-
MA)进行聚类分析。
2　结果与分析
2.1　亲本间醇溶蛋白的差异
A-PAGE 电泳结果表明 ,波兰小麦与对照中
国春之间醇溶蛋白存在较大的差异 ,具有两条明
显的特征谱带;中 13与中国春的醇溶蛋白谱带非
常相似;波兰小麦与中 13的醇溶蛋白谱带存在明
显的差异(图 1 、图 2)。波兰小麦共有 13条谱带 ,
中 13小麦共有 20条谱带 。中 13小麦α区 2条 、
β区 13条 、γ区 3 条 、ω区 2 条 ,波兰小麦 α区 2
条 、β区 10条 、γ区 1条 、ω区 0条 。
·420· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　第 28 卷
表 1　供试材料醇溶蛋白条带数
Table 1　Results of gliadin in the tested materials
序号
Code
材料名称
Materials
总带数
Total bands
分区 Zon es
β γ ω α
1 BC1F2 57 14 2 9 1 2
2 BC1F2 55 13 2 8 1 2
3 BC1F2 54 13 2 8 1 2
4 BC1F2 53 15 2 7 3 3
5 BC1F2 52 16 2 11 1 2
6 BC1F2 51 15 2 10 1 2
7 BC1F2 50 12 2 8 1 1
8 BC1F2 49 16 2 9 2 3
9 BC1F2 48 16 2 10 1 3
10 BC1F2 47 20 2 12 3 3
11 BC1F2 46 21 2 14 3 2
12 BC1F2 44 21 2 13 3 3
13 BC1F2 43 21 2 14 3 2
14 BC1F2 42 20 2 13 3 2
15 BC1F2 41 19 2 12 3 2
16 BC1F2 39 18 2 13 1 2
17 BC1F2 38 21 2 12 4 3
18 BC1F2 37 18 2 13 1 2
19 BC1F2 36 18 2 9 3 4
20 BC1F2 35 19 2 11 3 3
21 BC1F2 34 18 2 10 3 3
22 BC1F2 33 15 2 8 3 2
23 BC1F2 32 13 2 7 1 3
24 BC1F2 31 14 2 9 1 2
25 BC1F2 30 14 2 8 1 3
26 BC1F2 29 7 2 4 1 0
27 BC1F2 28 10 2 7 1 0
28 BC1F2 27 13 2 7 1 3
29 BC1F2 26 13 2 7 1 3
30 BC1F2 25 9 2 7 0 2
31 BC1F2 24 11 2 6 1 2
32 BC1F2 22 13 2 7 1 3
33 BC1F2 19 12 2 5 2 3
34 BC1F2 18 12 2 6 2 2
35 BC1F2 17 16 2 9 2 3
36 BC1F2 16 15 2 8 2 3
37 BC1F2 15 15 2 8 2 1
38 BC1F2 14 15 2 8 2 3
39 BC1F2 13 16 2 9 2 3
40 BC1F2 10 17 2 9 3 3
41 BC 1F29 19 2 10 3 4
42 BC 1F28 15 2 9 2 2
43 BC 1F27 17 2 9 2 4
44 BC 1F24 16 2 9 3 2
45 BC 1F23 18 2 11 2 3
46 BC 1F22 19 2 12 2 3
47 BC 1F21 17 2 10 1 4
48 中 13 Zhong 13 20 2 13 3 2
49 波兰小麦 Tr it icum polonicum L. 13 2 10 1 0
50 中国春 CS 26 2 17 3 4
51 BC239 16 2 9 2 3
52 BC237 15 2 7 2 4
53 BC236 16 2 8 3 3
54 BC235 16 2 7 3 4
55 BC232 15 2 8 2 3
56 BC231 17 2 9 3 3
57 BC230 16 2 8 3 3
58 BC227 16 2 8 3 3
59 BC226 17 2 9 3 3
60 BC225 16 2 8 3 3
61 BC223 16 2 8 3 3
62 BC222 17 2 9 3 3
63 BC219 13 2 8 1 2
·421·第 3 期　　　　　　　　　　　　　王彦民等:波兰小麦对普通小麦醇溶蛋白的改良作用
2.2　后代株系醇溶蛋白的遗传变异
63份供试材料(包括波兰小麦 、中 13 小麦 、
中国春)共分离出 34 条带(其中 32 条具有多态
性), 60种带型 ,体现了在编码醇溶蛋白基因水平
上的多样性。
图中材料代号与表 1同。下同。
T he code N o.w as the sam e as in tab le 1.The table 2 and Fig.2 , Fig.3 are the sam e as in tab le 1.
图 1　BC1F2 部分材料醇溶蛋白电泳带型
Fig.1　BC1F2 Gliadin patterns of some cultivar
图 2　BC2 部分材料醇溶蛋白电泳带型
Fig.2　Gliadin patterns of some BC2 materials
　　部分材料醇溶蛋白电泳结果见图 1和图 2 ,带
型统计结果见表 1。波兰小麦与普通小麦杂交后
代存在丰富的变异类型 ,共产生了 34条迁移率不
同的醇溶蛋白谱带 ,每个材料具有 7 ～ 21 条带不
等 ,平均 15.68条。其中α区 2条 、β区 24条 、γ区
4条 、ω区 4条。遗传多样性指数(H′)及多态性信
息含量(P IC)分析结果显示 , β区醇溶蛋白组合类
型最为丰富 ,达到 24条谱带;而α区最低 ,只有 2
条。60个杂交后代株系最少的分离出 7条带 ,如
株系 BC1F229 ,多者分离出21条 ,如株系BC1F238 、
BC1F243 、BC1F244和 BC1F246 ,多数株系为 12 ～ 19
条。说明不同株系在编码醇溶蛋白基因水平上存
在着广泛的等位基因变异 ,具有丰富的多态性。
在 NTSYS 软件系统分析中显示 ,波兰小麦
醇溶蛋白的第 12和第 13 谱带的传递率最高 ,在
后代株系中出现的频率为 100%。分析两类杂交
后代株系醇溶蛋白的带型图谱可以看出 ,波兰小
麦醇溶蛋白谱带在 BC1F 2 中出现的频率远比在
BC2 中要高 ,特别是第 2 、第 4和第 6谱带(表 2),
而且醇溶蛋白谱带变异比较丰富(图 2);而 BC2
株系则更接近于中 13小麦醇溶蛋白的蛋白带型。
从具有波兰小麦特征谱带上看 , BC1F 2 后代中具
有波兰小麦特征谱带的后代明显比 BC2 多。杂
交后代中共出现了 4条亲本不具有的新条带 ,说
明波兰小麦与普通小麦中 13杂交后发生基因重
组 ,产生了新的醇溶蛋白变异 。
·422· 麦　类　作　物　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　第 28 卷
表 2　不同谱带在供试材料间出现的频率
Table 2　Frequency of different gliadin bands
波兰小麦谱带
Bands
BC1F2中出现带数
Band num ber in BC1F2
频率(%)
Frequency
波兰小麦谱带
Band s
BC2 中出现带数
Band number in BC 2
频率(%)
Frequency
1 23 48.94 1 11 84.62
2 23 48.94 2 1 7.69
3 24 51.06 3 3 23.08
4 11 23.40 4 1 7.69
5 6 12.77 5 2 15.38
6 18 38.30 6 0 0
7 26 55.32 7 8 61.54
8 25 53.19 8 11 84.62
9 19 40.43 9 0 0
10 22 46.81 10 3 23.08
11 15 31.91 11 1 7.69
12 47 100.00 12 13 100.00
13 47 100.00 13 13 100.00
　　谱带顺序按相对迁移率排序;出现带数指同一相对迁移率的谱带在不同供试材料中出现的次数;频率指该谱带在同一株系材料中
出现的比例。
Bands are arranged according to relative t ransport ratios , Band number is the occur rence of the ban ds w ith the same relat ive t ran sport
rat ios in the tes t cul ti vars , Frequency is proport ions of the in dividuals in w hich individual bands occu red in the sam e st rain.
图 3　供试材料醇溶蛋白聚类
Fig.3　Cluster of tested materials according to Gliadin band
·423·第 3 期　　　　　　　　　　　　　王彦民等:波兰小麦对普通小麦醇溶蛋白的改良作用
2.3　醇溶蛋白遗传聚类分析
对 60 个试验材料的醇溶蛋白遗传距离按
UPGMA法进行聚类 ,结果(图 3)表明 ,在 GD 值
为 0.38 水平上可分为 4 类。BC1F2 52 、BC1 F251
等 19个材料聚为一类;BC1F2 15 、BC1F 210 等 13
个材料聚为一类;BC1 F253 、BC1 F249 等 15 个材
料聚为一类;BC1F 247 、BC1F2 44等 16 个材料聚
为最后一类 ,而且波兰小麦 、中 13和中国春都被聚
在这一类 。聚类分析结果表明 ,波兰小麦与中 13
的杂交后代醇溶蛋白产生了较大的变异 ,而且与亲
本间的遗传差异较大。聚类分析结果为利用这些
杂交后代进一步改良小麦醇溶蛋白提供了依据。
3　讨论
本研究结果表明 ,所选用的波兰小麦和普通
小麦中 13间醇溶蛋白位点存在较大的差异 ,杂交
后代中出现了丰富的醇溶蛋白变异 ,而且产生了
双亲所不具有的新谱带 ,表明波兰小麦可作为改
良普通小麦醇溶蛋白的有用遗传资源。
波兰小麦为四倍体 ,与六倍体普通小麦的杂
交后代高度不育 ,常常需要反复与普通小麦回交。
本研究选用了两种不同的后代株系 ,一种是 BC2 ,
一种是 BC1F 2 。研究结果表明 , BC1F2 中的醇溶
蛋白变异更为丰富 , BC2 的醇溶蛋白谱带则更接
近于亲本中 13 ,这是因为杂种连续与中 13进行
了 2次回交 ,后代的遗传物质更趋近于轮回亲本。
上述结果显示在回交的过程中要十分重视性状的
遗传多样性 ,否则达不到改良普通小麦的目的 。
前人研究表明 ,小麦醇溶蛋白与谷蛋白互作
对小麦加工品质具有重要的影响[ 7] ;某些醇溶蛋
白组分与小麦品质 、抗病性及抗逆性等性状间存
在一定的相关性[ 11 ～ 13] 。本研究中 ,波兰小麦杂交
后代材料间醇溶蛋白存在丰富的遗传多样性 ,而
且出现了双亲不具有的新谱带 ,它们对小麦品质
和加工品质的影响有待进一步研究 。另外 ,在进
一步的研究中还可结合抗性 、品质 、产量等农艺性
状选择出更优良的材料加以利用。
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