全 文 ：植　　　物　　　研　　　究
BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH
第 18 卷　第 1 期 1998 年　1月
Vol.18　No.1 Jan., 　1998
“龙麦 15”2+12与 5+10亚基
近等基因系面粉品质差异的研究
张延滨1　肖志敏1　祁适雨1　兰　静2　赵乃新2
(1.黑龙江省农业科学院育种所 , 哈尔滨 150086)
(2.农业部谷物及制品质量检测中心 , 哈尔滨 150086)
摘　要 　通过对小麦栽培品种龙麦 15 中的同形小种进行 SDS-PAGE 和 A -
PAGE的分析 ,在国内首次获得了一对 Glu-D1位点高分子量麦谷蛋白亚基分别为
2+12和 5+10的近等基因系 。对该近等基因系面粉品质的分析表明 ,带有 5+10
亚基的龙麦 15比带有 2+12亚基的龙麦 15 的Zeleny 沉淀值高 12%,沉淀值/湿面
筋的比值由 1.03提高到 1.32。该实验结果证明 , 5+10亚基对面粉品质贡献确实
优于 2+12亚基。
关键词　小麦;近等基因系;麦谷蛋白亚基;面粉品质
FLOUR QUALITYOF NEAR-ISOGENIC
LINES OF HMW GLUTENIN SUBUNITS 2+12 AND
5+10 IN CULTIVAR LONGMAI 15
Zhang Yan-bin1　Xiao Zhi-min1　Qi Shi-yu1　Lan Jing2　Zhao Nai-xin2
(1.Crop Breeding Institute ,Heilongjiang Academy of Agricultural Science ,Harbin 150086)
(2.Cereal and It s Products Quality Supervisory Inspection and Test Center of M inistry of Agri-
culture ,Harbin 150086)
Abstract　Near-isogenic lines of HMW glutenin subunits 2+12 and 5+10 of cultivar
Longmai 15 were obtained by analysis of morphology ,SDS -PAGE and A-PAGE.
The Zeleny sedimentation of Longmai 15 w ith 5+10 subunits is 4.5ml(12%)higher
than Longmai 15 with 2+12 subunits.Ratio of Zeleny sedimentation and w et gluten is
increased f rom 1.08 to 1.32.The results indicated that 5+10 subunits is bet ter than 2
+12 subunits in f lour quality .
Key words　Wheat;near-isogenic line;glutenin subunits;f lour quality
黑龙江省自然科学基金及黑龙江省农业科学院计划项目资助　收稿日期:1997-1-10
国内外大量的研究资料证明 ,影响小麦加工品质的主要因素是麦谷蛋白和醇溶蛋白 ,其
中麦谷蛋白决定面团的强度和弹性 ,醇溶蛋白主要决定面团的延伸性。根据分子量的不同 ,
麦谷蛋白又可分为高分子量(HMW)麦谷蛋白和低分子量(LMW)麦谷蛋白 。利用 SDS-
PAGE ,Payne等人〔11 、12〕在 70年代就指出 HMW麦谷蛋白亚基与小麦品种的烘烤品质密切
相关 ,基本不受环境条件的影响。这一结论后来被国内外大量的实验所证实〔1 , 3 , 5 , 6 , 10 ,14〕 。
我国优质麦育种起步较晚 ,含 HMW 麦谷蛋白优质亚基的品种很少 ,这方面与国外差距
较大 。马传喜 ,吴兆苏〔1〕研究指出:“在我国 ,小麦品种的面筋强度是决定烘烤品质的重要因
素 ,说明麦谷蛋白应是改善烘烤品质的限制因素。以 1或 2＊亚基代替 N ,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。”
但是韩彬和 K.W.Shepherd〔8〕研究指出:在他们的试验材料中“5+10与 2+12亚基对
品质的贡献惊人的一致” 。而且 ,我们在工作中也发现了一些小麦品种虽然不含 5+10亚
基 ,但仍有较好的烘烤品质如龙麦 15 ,龙辐 91B569 ,克丰 6 ,小冰 33等。
由于以上结论都是通过相关实验得出的 , 而相关实验常常会得出互相矛盾的结
果〔1 ,6 ,8〕 。因此 ,这样的实验无法准确地区别遗传背景与单个麦谷蛋白亚基对烘烤品质的影
响 ,即无法了解 5+10 亚基与 2+12亚基在烘烤品质方面的真正差异。最近我们通过对我
省小麦品种进行 SDS-PAGE 和 A-PAGE 的分析和筛选 ,在栽培品种龙麦 15中获得了一
对Glu-D1位点高分子量麦谷蛋白亚基分别为 2+12和 5+10的近等基因系(near-iso-
genic line)〔4〕 。由于近等基因系可以排除遗传背景的干扰 ,使单个基因的效应得以充分表
露〔3〕 ,所以对近等基因系进行品质分析 ,即可解决上述问题 。
1.材料和方法
1.1　供试材料和对照品种　供试材料龙麦 15 是 95南繁种子 ,种在同一条件下 ,经过 SDS
-PAGE和 A-PAGE鉴定为仅在Glu-D1位点不同 ,分别为 2+12和 5+10亚基的近等基
因系 ,各取种子 100克。用德国 Brabender公司生产的 Junior试验磨粉机磨粉 ,磨粉前 12小
时润麦 ,磨粉后用 100目网筛过筛备用。电泳对照材料为中国春小麦(7+8 , 2+12)。HMW
麦谷蛋白亚基编号按 Payne and Law rence〔13〕的命名方法。
1.2　电泳仪器
电泳仪和电泳槽为北京一仪器厂 DYY-Ⅲ8A 型稳压稳流电泳仪和 DYY-Ⅲ30型垂
直板式电泳槽;离心机为上海安亭科学仪器厂 TGL -16B 型;酸度计为上海雷磁仪器厂生产
的 PHS-25型数字式酸度计。
1.3　麦谷蛋白提取
将少许面粉放入1ml的离心管中 ,加入 0.2ml提取缓冲液{0.065M Tris-HCl , PH=6.
8;5%(v/v)2-ME;2%(w/v)SDS;10%(v/v)甘油;0.01%(w/v)溴酚兰}搅拌;室温放置 3
小时;沸水浴 3分钟;离心 5分钟(10000转/分);上清液即可上样或放入冰箱中备用。
1.4　SDS-PAGE
SDS-PAGE 按张延滨的方法〔4〕
1.5　A-PAGE
A-PAGE按傅宾孝等的方法〔9〕
1.6　Zeleny 沉淀值
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仪器为德国 Brabender公司制造的摇混器 ,按 AACC标准 56-61A测定 ,单位是 ml。
1.7　湿面筋
仪器为瑞典 Falling Number 公司生产的 Glutomatic System 2200 型面筋分析仪 , 按
GBLT14608-93方法进行测定 。
1.8　蛋白质
仪器为德国 BUCHI 321定氮蒸馏仪 ,按 GB2905-82 方法(半微量凯氏法)进行。
2.结果与讨论
表 1 龙麦 15 2+12与 5+10亚基近等基因系的面粉品质差异
Table 1　Flour qual ity data of near-isogenic lines of HMW glutenin subunits 2+12 and
5+10 in cultivar Longmai 15
　近等基因系类型
type of near - iso-
genic line
蛋　白　质
protein con tent
湿　面　筋
wet glu ten
　　Zeleny 沉淀值
Zeleny sedimetat ion
　　淀值/湿面筋
Ratio of Zeleny sedimenta-
tion and w et gluten
2+12龙麦 15 13.76% 35.1% 38.0ml 1.08
5+10龙麦 15 14.07% 32.2% 42.5ml 1.32
图 1　SDS-PAGE 图谱
Fig.1　SDS-PAGE patterns
1.电泳对照 中国春小麦 C hinese
spring;2.2+12 亚基龙麦 15 Longmai
15 w ith 2+12 subunit s;3.5+10 亚基
龙麦 15 Longmai 15 w ith 5+10 sub-
uni ts
大量相关分析的研究〔1 ,3 ,5 ,6 ,10 , 14〕表明 ,小麦的烘烤品质
与小麦胚乳储藏蛋白中的 HMW麦谷蛋白亚基密切相关 ,而
5+10亚基是对小麦烘烤品质贡献最大的亚基〔14〕 , 2+12为
劣质烘烤亚基 。但也有的相关分析表明 2+12亚基和 5+10
亚基对烘烤品质的贡献是相同的〔8〕。这主要是由于相关分
析不能排除遗传背景的干扰所致。要解决这一问题 ,最好的
方法是利用HMW麦谷蛋白亚基近等基因系 。
图 1 、图 2分别为 2+12亚基龙麦 15和 5+10亚基龙麦
15的 SDS-PAGE 和 A-PAGE 图谱 ,两者的 SDS-PAGE
仅在 Glu-D1位点存在差异 ,而 A-PAGE 图谱完全一致 ,
同时田间形态相同。因此可以认为它们是仅在 Glu-D1位
点存在差异的近等基因系 。近等基因系是遗传分析的好材
料 ,在遗传分析中具有重要的意义 。因为近等基因系可以排
除遗传背景的干扰 ,使单个基因的效应得以充分表露 ,明确
对个别性状的影响和贡献 ,获得用相关分析所得不到的准确
结果 ,是有说服力的 。
表1为两者的蛋白质 ,湿面筋 ,沉淀值及沉淀值与湿面
筋的比值 。湿面筋和沉淀值都是表示加工品质的重要指标 。
湿面筋含量主要是衡量小麦品种面筋量多少的一个指标 ,而
沉淀值则是衡量小麦品种面筋质和量的一个指标 。因此 ,沉
淀值与湿面筋的比值则可作为衡量小麦品种面筋质量的一个重要的指标。根据我们的研
751 期　　　　张延滨等:“龙麦 15” 2+12与 5+10亚基近等基因系面粉品质差异的研究
图 2　A-PAGE 图谱
Fig.2　A-PAGE patterns
1.2+12亚基龙麦 15 Longmai 15 wi th
2+12 subuni ts;2.为 5+10 亚基龙麦
15 Longmai 15 w ith 5+10 subunit s
究 ,当湿面筋在 30%左右时 ,面筋强度较弱的小麦品种该比
值小于 1或略大于 1 ,而面筋强度较强的小麦品种该比值则
大于 1.3。并且 ,该比值还可以表明烘烤品质受环境条件变
化影响的大小。如果该比值在 1左右 ,其烘烤品质受环境条
件变化的影响相对较大;如果该比值在 1.3以上 ,其烘烤品
质受环境条件变化的影响则相对较小。
表1中的数据表明了 2+12亚基与 5+10 亚基在同一
遗传背景下对面粉品质的影响 。该实验的结果清楚地表明 ,
5+10亚基的确可以改善小麦的面粉品质 ,蛋白质提高 0.31
个百分点(2.3%);沉淀值提高 4.5m l(12%);沉淀值与湿面
筋的比值从1.08提高到 1.32 。从黑龙江省小麦品种品质资
料〔2〕和本实验的结果来看 ,面筋强度较弱的小麦粉往往有较
大的湿面筋。因此 ,单用湿面筋来衡量小麦的品质是不适宜
的 ,而用沉淀值和沉淀值与湿面筋的比值则能较好的评价小
麦的加工品质 。5+10亚基对烘烤指标的贡献大于 2+12
亚基对烘烤指标的贡献 ,主要是 5+10亚基可提高面筋的强
度 ,从而改善烘烤品质。这与前人的大多数研究结果一致。
栗站稳(1994)〔6〕利用两个杂交组合的自交 F2以及和四
个父母本的回交一代 ,研究组合间和组合内不同亚基群体间
的品质差异 ,得出 5+10群体的Zeleny 沉淀值的平均值(42.
53ml)比 2+12群体的(30.25m l)提高 12.28ml(40.6%),达
显著或极显著水平;蛋白质含量略有提高 ,但差异不显著的
结论。与本实验的结论相一致 ,但与作者近等基因系的实验数据值差距较大 。作者认为其
原因是他的实验虽然从理论上是在同一遗传背景下获得的结果 ,但实际上是很难达到的。
另外 ,在杂合群体中是否存在基因间的互作也是个问题 。因此 ,其结果的准确性介于相关分
析与近等基因系之间 。
我国的小麦品种大多含有 2+12亚基 ,并且烘烤品质较差。本实验的研究结果表明 ,如
果用连续的选择性回交方法 ,以 5+10亚基代替 2+12亚基 ,则可以在较短的时间内(2-3
年)将面筋强度较弱的小麦品种改变成面筋较强的小麦品种 ,而又不改变其它农艺特性。这
无疑是迅速改善我国小麦烘烤品质的较好方法。
参　　考　　文　　献
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