新疆小麦品种高分子量谷蛋白亚基及相关品质基因的分子标记检测(3)

Fig. 3 PCR products amplified by the specific PCR markers PPO16 and PPO29 in winter wheat cultivars

M: DL 2000; 1: 新冬18; 2: 新冬20; 3: 新冬24; 4: 新冬22; 5: 新冬19; 6: 新冬11; 7: 新冬4号; 8: 豫麦13; 9: 郑州81-1; 10: 新春12; 11: 新

春13; 12: 新春23; 13: 新春10号; 14: 新春6号; 15: 新冬16; 16: 中优16; 17: 济南13; 18: 伊农3号; 19: 伊农16; 20: 新冬23。

M: DL 2000; 1: Xindong 18; 2: Xindong 20; 3: Xindong 24; 4: Xindong 22; 5: Xindong 19; 6: Xindong 11; 7: Xindong 4; 8: Yumai 13; 9: Zhengzhou 81-1; 10: Xinchun 12; 11: Xinchun 13; 12: Xindong 17; 13: Xinchun 10; 14: Xinchun 6; 15: Xindong 16; 16: Zhongyou 16;

17: Jinan 13; 18: Yinong 3; 19: Yinong 16; 20: Xindong 23.

新疆小麦品种高分子量谷蛋白亚基及相关品质基因的分子标记检测

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作 物 学 报 第35卷

321份供试材料中, 扩增出Ppo-A1b的有136份, 在新疆当地品种、其他国内品种和国外品种中的频率分别为38.0%、43.8%和45.7%。不同来源品种出现Ppo-A1b的频率差异不大, 但新疆品种低于国内外品种。

利用PPO16与PPO29互补性功能标记, 扩增出Ppo-D1a的有171份, 在新疆当地品种、其他国内品种和国外品种中的频率分别为48.0%、66.9%和40.2%; 扩增出Ppo-D1b有150份, 在新疆当地品种、其他国内品种和国外品种中的频率分别为52.0%、33.1%和59.8%(表4)。3组材料中Ppo-D1a和Ppo-D1b的频率有一定差异。新疆当地品种与国外品种中出现Ppo-D1a的频率差异不大, 而其他国内品种中出现Ppo-D1a的材料高于新疆当地品种和国外品种。321份材料同时在Ppo-A1和Ppo-D1两个位点上扩增出Ppo-A1b和Ppo-D1a的品种有74份, 占23.0%, 在新疆当地品种、其他国内品种和国外品种中的频率分别为20.0%、26.9%和20.9%。

2.5 黄色素等位基因的分布

YP7A是共显性标记, 在高、低黄色素含量的小麦品种中分别扩增出194 bp和231 bp片段, 相应的等位基因为Psy-A1a和Psy-A1b。在321份材料中, 特异性扩增出含有Psy-A1b的品种28份, 在新疆当地品种、其他国内品种和国外品种中的频率分别为9.0%、10.8%和5.4%。国外品种低于新疆与其他国内品种, 新疆当地品种也低于其他国内品种。可见Psy-A1b在新疆小麦材料中比较匮乏, 含有Psy-A1b的品种可作为面粉颜色改良的育种亲本。

2.6 聚合优质等位基因材料的分布

在供试材料中, 聚合多种优质基因的品种很少, 具有优质高分子量谷蛋白亚基Dx5, 不含有1B·1R, 同时含Ppo-A1b和Ppo-D1a, 及Psy-A1b的品种只有2份, 即国内品种郑州941和德国品种Pakra(A)。而具有Dx5, 不含1B·1R, 同时含Ppo-A1b和Ppo-D1a, 但不含Psy-A1b材料有11份, 其中新疆3份(新冬28、新冬22和04/174-8), 其他国内品种3份(京农87-旱86、绵阳11和京2216), 国外5份即Ebi(A)(德国)、Pesaa(德国)、Borenos(C)(德国)、Xu-1(匈牙利)和Xu-2(匈牙利)。

3 讨论

小麦品质研究在新疆起步较晚, 其主要种质的品质基因特点与分布尚不明确。刘丽等[24]研究表明,

高低分子量谷蛋白亚基构成对面筋强度具有重要决定作用, 引入优质亚基特别是5+10、14+15、Glu-A3d和Glu-B3d, 有利于面筋品质改良。明确高分子量谷蛋白亚基及1B·1R易位系在新疆当地品种(系)及国内外引进品种中的分布, 对当地品质育种有重要意义。但对低分子量亚基在新疆当地品种中的分布尚不清楚。为了提高现有品种的面筋强度, 应注重引进上述优质亚基基因, 利用相关标记早代进行跟踪辅助筛选, 从基因水平改善小麦品质。

新疆的主要面制品是馒头和拉面, 随着生活水平的提高, 对其色泽要求越来越高。而小麦籽粒中PPO活性与其密切相关[25-26]。新疆当地品种出现在2A和2D染色体上的Ppo-A1a和Ppo-D1b频率偏高, 分别为62.0%和58.0%, Psy-A1b在新疆当地品种中出现的频率极低, 只有9.0%, 说明在过去的品种选育中, 对影响色泽的基因没有施加足够的选择压力, 导致新疆当地品种出现Ppo-A1a、Ppo-D1b和Psy-A1a的频率偏高, 今后应加强对色泽的选择。本文检测出的郑州941、Pakra(A)、新冬28、新冬22、Pesaa等是优质聚合基因材料。新冬28和新冬22是新疆目前大面积推广的品种, 在新疆的适应性广, 南北疆都可种植, 早熟, 产量高, 属中强筋类型, 能制作较好拉面和馒头。在未来的育种中, 建议充分利用上述材料, 以提高小麦品质的整体水平。

本文对高分子量谷蛋白亚基PCR检测结果及其可靠性和准确性进行了验证分析, 对Dx5、By8、Bx7和By9亚基的PCR鉴定结果与SDS-PAGE电泳结果进行比较, 吻合率分别97.2%、93.4%、97.2%和98.4%, 但仍有一定差异, 如对于伊农3号和Suneca在SDS-PAGE电泳分析图谱上无Dx5亚基出现, 而PCR扩增出Dx5亚基, 对于北农6号在SDS-PAGE电泳图谱上出现Dx5亚基, 而PCR无Dx5亚基扩出。新冬17、新冬3号和绵阳19在SDS-PAGE电泳图谱上出现By8亚基, 而PCR无By8亚基扩出。其原因可能是: 第一, SDS-PAGE不能很好区分分子量相似的亚基, 如在SDS-PAGE电泳中, 4+12和5+12等亚基在图谱上较难区分; 第二, 电泳图谱的质量对其判断有影响; 第三, SDS-PAGE电泳是一粒种子的分析结果, 可能会影响准确性。分子标记是依据基因本身的核苷酸序列开发的, 扩增结果的重复性好、准确率高, 因此PCR技术方法更简便、高效、准确, 在作物育种材料的鉴定和辅助选择中应用潜力更大。但基因水平的检测并不能完全取代蛋白质

新疆小麦品种高分子量谷蛋白亚基及相关品质基因的分子标记检测

第4期

芦 静等: 新疆小麦品种高分子量谷蛋白亚基及相关品质基因的分子标记检测 653

检测, 如HMW-GS, 已有报道表明, 部分A、B基因组编码的亚基会出现表达沉默, 因此在对新种质资源进行评价时应该优先选择蛋白质检测方法, 并结合分子标记鉴定, 以准确鉴定新种质的基因型。

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