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第26卷 第3期 作　物　学　报 V ol. 26, N o. 3
2000 年5月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA M ay, 2000
小麦高分子量谷蛋白亚基与小麦品质性状关系的研究X
李保云　王岳光XX　刘凤鸣XXX　孙　辉　刘广田
(中国农业大学植物科技学院, 北京, 100094)
提　要　采用 SD S2PA GE 方法, 通过对4个优质亲本与3个农艺亲本间杂交获得的 F 2群体的每一单株
及其亲本进行小麦高分子量谷蛋白亚基 (HMW 2GS) 组成分析, 并对每一 F 2单株上 F 3籽粒群体的高分
子量谷蛋白亚基组成与其籽粒蛋白质含量、SD S2沉降值的关系进行研究, 结果表明: 小麦高分子量谷蛋
白亚基组成不同的群体间籽粒蛋白质含量差异不显著, 但其 SD S2沉降值差异达显著或极显著水平。
根据本研究, 建议在我国小麦品质遗传育种中, 采用 SD S2PA GE 法, 选择优质材料作亲本, 在杂
交早代, 选择具有5+ 10亚基对的单株, 并结合测定蛋白质含量、SD S2沉降值及其它品质性状进行后代
选择, 培育品质优良的小麦品种, 以改良我国小麦品种的品质。
关键词　小麦; 高分子量谷蛋白亚基 (HMW 2GS) ; 籽粒蛋白质含量; SD S2沉降值
Rela tion sh ips between H igh M olecular W e ight Gluten in Subun its
(HMW -GS) and Qua l ity Tra its in W hea t (Trit icum aest ivum L. ) 3
L IBao2Yun　WAN G Yue2Guang3 3 　L IU Feng2M ing3 3 3 　SUN H ui　L IU Guang2T ian
(D ep t of P lant Genetics and B reed ing , N ational A g ricultural U niv of China, B eij ing , 100094)
Abstract　Four good quality cultivarsw ere used to crossw ith th ree cultivarsw h ich have good a2
gronom ic traits and F 2 generation populationsw ere obtained from them. HMW 2GS compositions
of the seven paren ts, F 2 and F 3 generationsw ere analysed by SD S2PA GE. R elationsh ip s betw een
the HMW 2GS compositions and such as p ro tein con ten t and SD S2sedim en tation value w ere stud2
ied. It w as show ed that the differences of p ro tein con ten t among populations w ith differen t
HMW 2GS constitu tionsw ere no t sign ifican t, their differences of SD S2sedim en tation value, how 2
ever, w ere sign ifican t.
T herefo re, w e suggested that SD S2PA GE should be adop ted in Ch inese w heat quality ge2
netics and breeding p rogram. It is possible to select p lan ts w ith 1D x5+ 1D y10 subun its in early
generation, together w ith grain p ro tein con ten t, SD S2sedim en tation value and o ther quality traits
to imp rove the quality of w heat varieties in Ch ina.
Key words　W heat (T riticum aestivum L. ) ; H igh molecular w eigh t gluten in subun it; Grain p ro2
tein con ten t; SD S2sedim en tation value
X
XX
XXX 现在山西省临汾地区洪洞农校工作
收稿日期: 1998207203, 接收日期: 1999203220
现在莱阳农学院工作
本研究系国家自然科学基金资助项目 (课题名称: 小麦胚乳高低分子量谷蛋白亚基的遗传及其在育种上的应用, 题
号: 39370440)

前人研究已证明小麦高分子量谷蛋白亚基与小麦烘烤品质关系极为密切[ 1～ 5 ]。Payne
(1979)首次报道了小麦高分了量谷蛋白亚基与面粉沉降值关系, 进而又建立了小麦高分子量
谷蛋白亚基或亚基对与烘烤品质的关系[ 5, 6 ]。后来, 国内一些研究在此基础上进行多次改变,
并根据较多的品质性状制订了既考虑位点作用, 又顾及等位基因影响的更符合实际的 Glu21
品质评分系统[ 7～ 10 ]。
现已证明用新评分系统对小麦 HMW 2GS 进行评价与小麦烘烤品质之间有较好的一致
性, 从而为育种家选择优质小麦品种提供了理论基础。已经公认 Glu2D 1位点上的5+ 10为优
质亚基, 与好的烘烤品质有关, 而2+ 12亚基与差的烘烤品质有关[ 1～ 3, 11～ 13 ]。但我国培育的许
多优质麦中却不含5+ 10优质亚基。本试验中用的两个优质亲本陕优225和品冬29就是这样,
所以除从HMW 2GS 衡量小麦品质的优劣外, 其他诸如蛋白质含量、SD S2沉降值也是衡量小
麦品质优劣的重要指标。本研究按HMW 2GS 类型对 F 2进行分群并对HMW 2GS 与小麦烘烤
品质的关系进行系统的研究, 找出优质亚基的组合形式, 以期为小麦品质遗传育种提供理论
依据, 促进小麦品质育种的发展。
1　材料与方法
1. 1　材料
试验选用4个优质亲本与3个农艺亲本按N C ˚ 设计进行不完全双列杂交, 获12个杂交
组合, 于1994～ 1997年在中国农业大学昌平试验站进行。优质亲本包括# 406, N E 7060, 品
表1　　供试材料的 HMW -GS 组成、籽粒蛋白质含量、SDS-沉降值
Table 1　　HMW -GS compositions, prote in content and
SDS- sedimentation value of the mater ia ls
供试材料
M aterial
HMW 2GS 类型
Glu2A 1 Glu2B1 Glu2D 1
蛋白质含量
P ro tein content
SDS2沉降值
SDS2sedim entation value
(已换算成常量)
# 406 1 7+ 8 5+ 10 12. 99 79. 92
N E7060 23 7+ 9 5+ 10 13. 89 76. 14
品冬29
P indong29 null 7+ 8 2+ 12 15. 34 74. 52
陕优225
Shaanyou225 1 14+ 15 2+ 12 15. 32 80. 46
260268 1 73 2+ 12 13. 12 41. 65
260468 null 7+ 8 2+ 12 14. 01 53. 01
农大93
Nongda 93 null 7+ 9 2+ 12 13. 67 45. 9
冬29, 陕优225; 农艺亲
本包括 260268、260468,
农大93。采用随机设计,
设3次重复, 每个重复包
括杂交亲本及其 F 1株, F 2
株, BC1F 1 株, BC1F′1 株,
单行点播, 单株收获, 对
其籽粒进行 HMW 2GS 组
成分析, 并以每一 F 2单株
上 F 3籽粒群体进行籽粒
蛋白质含量和 SD S2沉降
值的测定。
1. 2　试验方法
1. 2. 1　高分子量谷蛋白亚基组成的 SD S2PA GE 法 (参考蛋白质凝胶电泳[ 14 ])
1. 2. 2　小麦籽粒蛋白质含量测定 (微量凯氏定氮法)
1. 2. 2. 1　仪器设备　　D IGEST ION SYST EM 12 1009 D igester; KJEL T EC SYST EM 1026
D istilling U nit 和D IG ITRA T E, 瑞典 T ecato r 公司出品。
1. 2. 2. 2　药剂配制　　浓 H 2SO 4, 比重1. 84; 混合催化剂 (K2SO 4 ÷ CuSO 4 ÷ Se= 100 ÷ 10 ÷ 1) ;
40%N aOH; 硼酸指示剂液; 0. 02M 的盐酸标准液。
1. 2. 2. 3　消煮、蒸馏、滴定　　称0. 1 g 全麦粉, 加5 mL 浓H 2SO 4, 半匙催化剂, 消煮至消
煮液近于清澈为止, 冷至室温, 然后加40% N aOH 溶液, 蒸馏5分钟, 蒸馏液用标准盐酸滴
定。
3233期　　　　　　　　李保云等: 小麦高分子量谷蛋白亚基与小麦品质性状关系的研究　　　　　　　　

1. 2. 3　SD S2沉降值测定 (微量全麦粉 SD S2沉降值快速测定法) [ 15 ]
1. 2. 4　统计分析方法采用显著性 F 测验和D uncan 多重比较法 (参照田间试验和统计方
法) [ 16 ]
2　试验结果与分析
本实验通过对供试材料的12个杂交组合 F 2代每一单株上的籽粒 (F 3种子) 进行品质性状
分析, 包括: 每一 F 2单株籽粒的 HMW 2GS 组成、籽粒蛋白质含量及 SD S2沉降值, 并按
HMW 2GS 组成对 F 2单株进行分群, 研究各群体间籽粒蛋白质含量、SD S2沉降值的差异并进
行 F 测验和D uncan 多重比较 (5% 水平) , 结果见表2。
2. 1　小麦高分子量谷蛋白亚基组成与其籽粒蛋白质含量的关系
参试材料的12个组合中有8个组合的亲本在 Glu2A 1位点 HMW 2GS 有差异, 其中有两个
组合杂交后代 F 2三种群体[ 1, (1、null) , null]间的蛋白质含量存在差异, 但 F 测验值均未达
显著水平, 其它6个组合杂交后代 F 2的三种群体间蛋白质含量均无差异; 9个亲本在 Glu2B 1位
点HMW 2GS 有差异的组合中, 农大93×# 406杂交后代 F 2的三种群体[7+ 8, (7+ 8、7+ 9) ,
7+ 9 ]间的蛋白质含量存在差异, F 测验值接近显著水平。组合260268×陕优225杂交后代 F 2
的三种群体[73 , (73 、14+ 15) , 14+ 15 ]间的蛋白质含量存在差异, F 测验值达显著水平。其
它7个组合杂交后代 F 2的三种群体间蛋白质含量均无差异; 6个亲本在 Glu2D 1位点HMW 2GS
有差异的组合中, 两个组合 F 2的三种群体[2+ 12, (2+ 12、5+ 10) , 5+ 10 ]间的蛋白质含量
存在差异, F 测验值均达显著水平。其它4个组合 F 2的三种群体间蛋白质含量均无差异。由此
可见, 群体的高分子量谷蛋白亚基组成与其蛋白质含量一般不存在显著的相关。
2. 2　群体的 HMW -GS 组成与 SD S-沉降值关系
亲本在 Glu2D 1位点HMW 2GS 组成有差异的6个组合杂交后代 F 2的三种群体间 SD S2沉降
值存在差异, F 测验表明: 5个组合达极显著水平, 1个组合达显著水平, 说明 Glu2D 1位点
HMW 2GS 为2+ 12, (2+ 12、5+ 10) , 5+ 10三种群体之间的 SD S2沉降值差异显著, 而且具有
5+ 10亚基的纯合群体的 SD S 沉降值明显地高于具有2+ 12亚基的群体; 亲本在 Glu2B 1位点
HMW 2GS 组成有差异的9个组合中, 有4个组合 F 2的三种群体间 SD S2沉降值存在差异, F 测
验值达极显著或显著水平。其它5个组合 F 2三种群体间 SD S2沉降值均无差异, 说明 Glu2B 1位
点上HMW 2GS 亚基组成与群体 SD S2沉降值有关, 但不及 Glu2D 1位点关系显著; 亲本在 Glu2
A 1位点HMW 2GS 组成有差异的8个组合中, 两个组合的 F 2三种群体间的 SD S2沉降值存在差
异, F 测验值达显著水平和极显著水平, 其它6个组合 F 2三种群体间 SD S2沉降值差异均未达
显著水平, 说明 Glu2A 1位点上的 HMW 2GS 组成与群体的 SD S2沉降值关系也不及 Glu2D 1位
点上HMW 2GS 组成与其群体的 SD S2沉降值关系大。
3　讨论
3. 1　不同高分子量谷蛋白亚基对品质的贡献
本试验采用对 F 2单株进行分群的方法研究不同高分子量谷蛋白亚基对品质的贡献, 发现
Glu2A 1位点上, 1和23 两种亚基对品质贡献较大; Glu2B 1位点上, 7+ 8, 14+ 15两种亚基
对品质贡献较大, 尤其值得一提的是Glu 2D 1位点上的5+ 10与2+ 12亚基, 本试验结果表
423　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　26卷

表2　F2单株籽粒的 HMW -GS 组成与籽粒蛋白质含量、SDS-沉降值相关的 F 测验和多重比较 (仅列多重比较差异显著者)
Table 2　F- test and multiple compar ison on correlation between HMW -GS composition,
gra in prote in content and SDS- sedimentation value in gra in per plant of F2 generation
组合
Cross
位点
Locus
F 测验值 F2test value
与 SDS2沉降值
W ith SDS2sedim 2
entation value
与蛋白质含量
W ith p ro tein
content
亚基类型
Subunit type
Duncan 多重比较
Duncan m ultip le comparison
与 SDS2沉降值
W ith SDS2sedi2
m entation value
与蛋白质含量
W ith p ro tein
content
品冬29×
260268
P indong29×
260268
1 a　 a　
Glu2A 1 4. 793 2. 67 1, null a b a b
null 　b 　b
73 a　 a　
Glu2B 1 4. 213 2. 01 73 , 7+ 8 　b a　
7+ 8 　b a　
N E7060×
260468
　
　
　
　
　
　
23 a　 a　
Glu2A 1 7. 783 3 1. 89 23 , null a b a　
null 　b a　
7+ 8 a　 a　
Glu2B 1 9. 843 3 1. 31 7+ 8, 7+ 9 a　 a　
7+ 9 　b a　
2+ 12 a　 a　
Glu2D 1 4. 543 3. 013 2+ 12, 5+ 10 a b a b
5+ 10 　b 　b
N E7060×
260268
2+ 12 a　 a　
Glu2D 1 20. 213 3 4. 023 2+ 12, 5+ 10 　b a b
5+ 10 　c 　b
# 406×
260268
2+ 12 a　 a　
Glu2D 1 8. 963 3 0. 23 2+ 12, 5+ 10 a　 a　
5+ 10 　b a　
# 406×
260468
2+ 12 a　 a　
Glu2D 1 5. 763 3 1. 46 2+ 12, 5+ 10 a b a　
5+ 10 　b a　
陕优225×
农大93
Shaanyou225
×Nongda93
1 a　 a　
Glu2A 1 1. 04 2. 44 1, null a　 a b
null a　 　b
N E7060×
农大93
N E7060×
Nongda93
2+ 12 a　 a　
Glu2D 1 8. 463 3 1. 31 2+ 12, 5+ 10 　b a　
5+ 10 　b a　
农大93×
# 406
Nongda93×
# 406
7+ 8 a　 a　
Glu2B 1 9. 423 3 2. 95+ 7+ 8, 7+ 9 a　 a b
7+ 9 　b 　b
2+ 12 a　 a　
Glu2D 1 21. 033 3 0. 02 2+ 12, 5+ 10 a　 a　
5+ 10 　b a　
260268×
陕优225
260268×
Shaanyou225
73 a　 a　
Glu2B 1 23. 333 3 3. 523 73 , 14+ 15 　b a b
14+ 15 　c 　b
5233期　　　　　　　　李保云等: 小麦高分子量谷蛋白亚基与小麦品质性状关系的研究　　　　　　　　

明: 含有5+ 10亚基的群体比含有2+ 12亚基的群体的 SD S2沉降值要高, 二者间的差异达显著
水平。前人的许多研究表明 SD S2沉降值与面包烘烤品质关系极为密切, 所以5+ 10亚基对品
质的贡献大于2+ 12亚基。国外的许多品种具有5+ 10亚基, 而我国的小麦品种大多具有2+
12亚基, 具有5+ 10亚基的品种很少, 地方品种中几乎不存在这类亚基[ 17 ]。本试验中有些优
质亲本如品冬29和陕优225, 虽具有2+ 12亚基, 但其 SD S2沉降值却和具有5+ 10亚基的亲本
相差无几, 经研究发现这两个亲本蛋白质含量都很高, 均达15% 以上。据国内外研究, 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, 具有5+ 10亚基对, 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 SD S2沉降值就高, 品质就好, 而当环境条件不利于蛋白质积累
时, 其 SD S2沉降值就较低, 品质就较差, 所以在我国的小麦品质育种中, 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基础上, 注意选用外国烘烤品质优良或渗有外国优
良品种血缘, 含5+ 10亚基的品种作杂交亲本, 以改良我国当前栽培小麦的HMW 2GS 组成。
参　考　文　献
1　B ranlard D KM. Dardevet. J Cereal S ciK1985K3; 4GP 345～ 354
2　L agudah E SKL O B rienKG M Halloran et al. J Cereal S ciK1988K7; 1GP 33～ 42
3　L aw rence G JKH G M ossKK W Shepherd et al. J Cereal S ciK1987K6; 1GP 99～ 101
4　M oonen J H EKA Schecp straKA Graveland et al. E uphy ticaK1983K32; 3GP 735～ 742
5　Payne P IKM HoltKA F Krattiger et al. J Cereal S ciK1987K7; 3GP 229～ 235
6　Payne P IKK G Corfield. P lantaK1979K145; 1GP 83～ 88
7　赵　和K卢少源K李宗智L 作物学报K1994K20; 1GP 67～ 75
8　栗站稳K阎旭东K卢少源L 河北农业大学学报K1994K17; 2GP 19～ 23
9　马传喜K吴兆苏L 南京农业大学学报K1995K18; 3GP 7～ 10
10　阎旭东K卢少源K李宗智L 华北农学报K1995K10; 4GP 54～ 58
11　Carrillo J M KM RoussetKC O Q ualset et al. T heor A pp l GenetK1990K79; 2GP 321～ 330
12　Lorenzo A KW F Kronstad. C rop S ciK1987K27; 2GP 247～ 257
13　M oonen J H EKA Schecp straKA Graveland et al. E uphy ticaK1982K31; 3GP 667～ 690
14　B. D. 哈密斯KD L 利克伍德L 蛋白质凝胶电泳实践方法L 北京P 科学出版社K1994K1～ 44
15　刘广田L 作物杂志K1985K; 4GP 35～ 36
16　马育华L 田间试验和统计方法L 北京P 农业出版社K1987K257～ 271
17　朱金宝L 中国农业科学K1996K29; 1GP 34～ 39
623　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　26卷