全 文 ：BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH
第 16 卷　第 1 期 1996 年　1 月
Vol.16　No.1 Jan., 　1996
同形小种的发现和利用＊
Ⅰ 、5+10亚基的龙麦 15生物型的起源和利用①
张延滨　祁适雨　王世恩　程爱华　韩方普
DISCOVERY AND UTILITYOF BIOTYPE OF WHEAT
Ⅰ .ORIGIN AND UTILITYOF THE BIOTYPE OF LONGMAI
15 WITH HMW GLUTENIN SUBUNITS 5+10
Zhang Yan-bin　Qi Shi-yu　Wang Shi-en　Cheng Ai-hua　Han Fang-pu
　　〔摘　要〕　以前的 SDS-PAGE 分析表明龙麦 15在 Glu-D1位点的高分子
量(HMW)麦谷蛋白亚基为 2+12 。我们通过对龙麦 15进行大量的 SDS-PAGE
分析 ,发现了 Glu-D1 位点的 HMW 麦谷蛋白亚基 为 5+10 的龙麦 15生物型。
文章分析了 5+10龙麦 15生物型的产生 ,利用及对当前优质麦育种工作的理论和
实践意义。
关键词　小麦;麦谷蛋白;SDS-电泳;生物型
小麦是我国重要的粮食作物 ,种植面积和总产量仅次于水稻居第二位。我国即是世界
小麦生产大国 ,也是小麦消费大国 。而且近年来小麦的消费还出现了增长的趋势 ,每年平均
进口小麦都保持在 100亿斤以上 。以前 ,由于单纯追求产量 ,忽视品质 ,使商品小麦的品质
(尤其是加工品质)逐年下降。随着人民生活水平的提高及市场经济的发展 ,优质小麦和专
用粉的进口出现了明显的增长趋势 。这无论从国民经济发展 ,还是从国家粮食发展战略上
讲都是不应该的 。因此 ,培育优质小麦品种已是十分迫切的任务 。
国内外大量的研究资料表明 ,小麦籽粒的品质虽受生长条件的影响 ,但主要还是由基因
决定的。影响小麦加工品质的主要因素是面筋蛋白质中的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
① 张延滨 、祁适雨 、王世恩 、程爱华:黑龙江省 ,哈尔滨 ,黑龙江省农业科学院育种所(Grop Breeding Insti tute , Hei-
longjiang Academia of Agricultural Sciences , Harbin 150086)　韩方普:哈尔滨师范大学生物系(The Department of Biology , Harbin Normal University , Harbin 150080)　＊黑龙江省自然科学基金资助项目　1995年 5月收到本文。
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
(十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳)Payne等人在 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〔5 , 6〕 。其中 5+10亚基对烘烤品质的影响最大。这一结论
后来被国内外大量的实验所证实〔2 ,4 ,7 ,8 ,9 ,10〕。在我国 ,小麦品种多含有 2+12亚基 ,而含 5
+10亚基的品种则很少 ,所以烘烤品质较差。因此以 5+10 亚基代替 2+12亚基将显著改
善小麦的烘烤品质〔2〕 。但是培育一个新品种往往需要很长的周期(一般需十年左右)。最
近我们在分析小麦麦谷蛋白和醇溶蛋白时发现 ,在一些品种的不同个体中含有不同的麦谷
蛋白亚基 ,这些生物型即同形小种(Biotype)具有相似的表型 , 从外形上难以确认(因表型受
环境影响较大),但在基因型上却存在着差异 。有些差异对于小麦的加工品质具有较大的影
响。因此 , 在育种工作中利用 SDS-PAGE 分析小麦品种中不同的同形小种的麦谷蛋白亚
基组成 ,对于当前优质麦育种工作具有重要意义。
1 、 材料和方法
1.1　供试材料和对照品种
供试品种龙麦 15为本室历年保存的选种圃对照材料及原原种;HMW 麦谷蛋白亚基编
号按 Payne等〔7〕的命名方法。
1.2　仪器
电泳仪和电泳槽为北京六一仪器厂 DYY-Ⅲ 8A 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;PH 计为上海甘泉五金厂 25
型 PH 计 。
1.3　麦谷蛋白提取
将单粒种子碾碎 ,放入 1ml的离心管中 ,加入 0.2ml提取缓冲液(0.2M Tris-HCI ,PH
=6.8;5%(v/v)2-ME;2%(w/v)SDS;10%(v/v)乙二醇;0.01%(w/v)溴酚兰)搅拌;室温
放置 3小时;沸水浴 3分种;离心 5分种(1000转/分);上清液即可上样或放入冰箱中备用。
1.4　SDS-PAGE
分离胶的凝胶浓度(T)为 10%,交联度(C)为 1.5%;浓缩胶(T)为 4%,电极缓冲液为
Tris-甘氨酸缓冲液 PH=8.3;每孔点样 10μl;每板电流 20mA;共计 16小时。电泳完毕后 ,
在 0.1%的考马斯亮兰 R250中染色 10小时 ,用水脱色 ,然后照相。
1.5　APAGE 按傅宾孝等的方法〔1〕
2 、 结果与讨论
表Ⅰ为龙麦 15的SDS-PAGE 分析结果 。表 Ⅰ中的带＊号的材料是用“半粒法”做的
SDS-PAGE 。即将种子切成两半 ,无胚的一半做电泳 ,而将有胚的一半种下让其长成植株。
本文将其种在大田中 ,其中 126和 127没能出苗 。94年春的 SDS-PAGE样品为不同来源
的材料中随机抽取的龙麦 15籽粒;94年夏的 SDS-PAGE 样品为不同来源的龙麦 15种在
田间后随机抽取的植株。从表 Ⅰ中可看出 ,在 92选种圃对照材料龙麦 15中大约含有 50%
的 5+10的类型 。SDS-PAGE分析表明 ,在这份材料中存在的两种类型的个体都是纯合
的。因此 ,这份材料是由 2+12类型和 5+10类型等量混合成的 。
龙麦 15是我省少数几个强面筋小麦之一 ,其品质可以达到或接近优质强面筋面包小麦
1191 期　　　　　　　　　　　　张延滨等:同形小种的发现和利用
水平 ,但与加拿大面包小麦比较仍有相当的差距(3)。以前的 SDS-PAGE 分析(内部资料:
刘伟 , 93年参加区试 ,生试材料电泳结果＊)①表明龙麦 15的 HMW 麦谷蛋白亚基为 1 ,7+
8 ,2+12。但本研究的实验结果(表 Ⅰ)表明在龙麦 15中有两种生物型(同形小种),其差异
在高分子量麦谷蛋白部分 。一种为 1 ,7+8 ,2+12;另一种为 1 , 7+8 , 5+10;后者约占测试
材料的8.3%。并且 ,95年在田间经育成者确认 ,两种类型的龙麦 15 在形态学上是相同的。
麦醇溶蛋白的聚丙烯酰胺凝胶电泳(APAGE)也证实这两种生物型是一对仅存在 Glu-D1
位点(2+12和 5+10在 1D染色体上的同一基因位点)差异的等基因系。
从谱带的差异度及两种类型的分布和比例来看 ,5+10龙麦 15的起源可能是 F7 代 Glu
-D1位点为 2+12的株行的一些植株被 5+10的株行(姊妹系)授粉 ,然后该行被决选 ,导
致部分植株带有 5+10谱带。
5+10为公认的优质面包谱带 ,因此 , 5+10的龙麦 15的发现对于当前我省的优质麦育
种工作在理论和实践上均具有重要的意义:1 、进一步提高龙麦 15 的烘烤品质 ,可减少我省
优质小麦的进口 。2 、作为本地的优质小麦育种亲本 ,可加快我省优质麦的育种过程。3 、作
为难得的遗传分析材料(等基因系),研究在同一遗传背景下 2+12 与 5+10对小麦品质的
真实影响 。
由于我国一直通过形态和生态标准来进行育种 ,因此无法了解品种的品质遗传构成和
特性(同形小种的数量和类型),也无法真正有效地利用已有的品种资源 。所以利用 SDS-
PAGE分析现有品种中同形小种的数量和高分子量麦谷蛋白亚基的组成 ,对当前的优质麦
育种工作及生产具有一定的意义。在分析时应以植株为单位 ,每株检查一粒即可。
ABSTRACT
Previous result by SDS —PAGE showed that the HMW glutenin subunits of Longmai 15
w ere 2+12 at locus Glu—D1.We made a study of Longmai 15 in detailS and found the biotype
of Longmai 15 wi th HMW glutenin subunits 5+10 at locus Glu —D1.We analysed the o rigin
of the biotype of Longmai 15 wi th HMW glutenin subunits 5+10 and how to utilize at present
breeding of high quality w heat.
Key words　Wheat;Glutenin;SDS —PAGE;Biotype
参　　考　　文　　献
〔1〕 傅宾孝等 , 1993:作物学报 , 19(2):185—187。
〔2〕 马传喜 ,吴兆苏 , 1993:作物学报 , 19(6):526—567。
〔3〕 王乐凯等 , 1994:黑龙江农业科学 ,(1)1—7。
〔4〕 Ng , P.K.W., and W.Bushuk., 1988:Cereal Chem., 65(5):408—413。
〔5〕 Payne P.I.&K.G., 1979:Corfield.Planta , 145:83—88.
〔6〕 Payne P.I.et al., 1979:Theor.Appl.Genet.55:153—159
〔7〕 Payne P.I.et al., 1981:Theor.Appl.Genet.60:229—236
〔8〕 Payne P.I.et al., 1981:J.Sci.Food Agric.32:51—60
〔9〕 Payne P.I.et al., 1983:In:Proc.6 th Int.Wheat Genet , S ym p.827—834
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120 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
① ＊本实验室的实验记录
　　表 1 龙麦 15的高分子量麦谷蛋白的 SDS —PAGE结果
95 年春 SDS—PAGE 结果 95 年夏 SDS—PAGE 结果
材　料　来　源 籽粒编号 HMW 麦谷蛋白亚基 植株编号 HMW 麦谷蛋白亚基
91年选种圃对照 15—1—1 1;7+8;2+12 2727—1 1;7+8;2+12
龙麦 15 15—1—2 同上 2727—2 同上
15—1—3 同上 2727—3 同上
92年选种圃对照 15—2—1 1;7+8;5+10 2728—1 1;7+8;5+10
龙麦 15 15—2—2 1;7+8;5+10 2728—2 1;7+8;5+10
15—2—3 1;7+8;2+12 2728—3 1;7+8;2+12
＊122 1;7+8;2+12 2728—4 1;7+8;5+10
＊123 1;7+8;2+12 2728—5 1;7+8;2+12
＊124 1:7+8;5+10 2728—6 1;7+8;2+12
＊125 1;7+8;5+10 122 1;7+8;2+12
＊126 1;7+8;5+10 123 1;7+8;2+12
＊127 1:7+8;2+12 124 1;7+8;5+10
125 1;7+8;5+10
93年选种圃对照 15—3—1 1;7+8;2+12 2729—1 1;7+8;2+12
龙麦 15 15—3—2 同上 2729—2 同上
15—3—3 同上 2729—3 同上
90 年龙麦 15 原原种 15—4—1 1;7+8;2+12 2730—1 1;7+8;2+12
15—4—2 同上 2730—2 同上
15—4—3 同上 2730—3 同上
93 年龙麦 15 原原种 15—5—1 1;7+8;2+12 2731—1 1;7+8;2+12
15—5—2 同上 2731—2 同上
15—5—3 同上 2731—3 同上
94 年龙麦 15 原原种 15—6—1 1;7+8;2+12 2732—1 1;7+8;2+12
15—6—2 同上 2732—2 同上
15—6—3 同上 2732—3 同上
1211 期　　　　　　　　　　　　张延滨等:同形小种的发现和利用