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《扬州大学》 2011年
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小麦HMW-GS缺失种质资源的筛选鉴定及其品质效应研究

武茹  
【摘要】:高分子量谷蛋白亚基(high molecular weight glutenin subunits, HMW-GS)是面团粘弹性的主要决定因素,HMW-GS的组成和变异直接影响到小麦的加工品质。本研究在对小麦种质资源HMW-GS组成分析的基础上,选择HMW-GS不同缺失类型的材料与长江下游地区主栽弱筋小麦品种扬麦13、扬麦18杂交组配,衍生回交群体与自交高代姊妹系群体,对HMW-GS不同缺失类型的遗传与品质效应进行了研究,探讨HMW-GS不同缺失类型在弱筋小麦品质改良上的应用价值。主要实验结果如下: 1、小麦HMW-GS缺失种质资源的筛选和鉴定:采用SDS-PAGE电泳检测方法,对261份小麦微核心种质和54份应用核心种质、97份CIMMYT人工合成小麦、20份普通六倍体小麦和2份转基因小麦进行了HMW-GS组成分析。供试的小麦微核心种质和应用核心种质在Glu-Al、 Glu-B1禾(?)Glu-D1三个位点的组成比较单一,主要由Null、7+8和2+12亚基组成。部分微核心种质表现出HMW-GS的缺失现象。其中,5份材料Glu-B1位点缺失1By亚基,表达1Bx7或1Bx22亚基;3份材料Glu-D1位点缺失1Dx或1Dy亚基,表达1Dyl2或lDx2亚基。在人工合成小麦中,HMW-GS存在着丰富的等位变异,2份材料在Glu-A1位点表达稀有亚基1Axl’,在Glu-B1位点和Glu-D1位点分别发现一个未知的亚基(暂命名为Y亚基和X亚基),并发现了一些新的亚基组合;此外,1份材料Glu-B1位点缺失lBy型亚基,表达1Bx7亚基:1份材料表现为Glu-A1禾WGlu-B1位点共同缺失;2份材料在Glu-D1位点缺失1Dx亚基,表达1Dyl0亚基。在供试的普通六倍体小麦中,3份材料表现为Glu-D1位点完全缺失,3份材料表现为Glu-A1和Glu-D1位点共同缺失,其中拉花9650在Glu-B1位点同时表达4种不同亚基类型。2份转基因小麦分别表现为Glu-D1位点1Dx5亚基缺失和Glu-1位点HMW-GS完全缺失。 2、 HMW-GS不同缺失类型的遗传:普通六倍体小麦2GS0414-10Glu-A1和Glu-D1位点共同缺失、拉花9650Glu-D1位点缺失,在Fl代均表现为隐性;在F2代表现为3:1或9:3:3:1的分离比例;BC1F1代不表达HMW-GS缺失。人工合成小麦SYN351Glu-A1和Glu-B1位点共同缺失在F1代表现为隐性;在F2代不符合3:1或9:3:3:1的理论比例,出现1By8缺失现象;BC1F1代未表达HMW-GS缺失。2份转基因小麦1Dx5缺失和HMW-GS完全缺失在F1代均表现为显性遗传;由于外源小RNA基因对1Dx5亚基的表达有特异性抑制作用,导致1Dx5缺失在F2代表现出13(不表达1Dx5):3(表达1Dx5)的分离比例,在BC1F1代表现出3(不表达1Dx5):1(表达1Dx5)的分离比例;HMW-GS完全缺失在F2代表现出3(不表达HMW-GS)1(表达HMW-GS)的分离比例,在BC1F1代表现出1(不表达HMW-GS)1(表达HMW-GS)的分离比例。 3、供体亲本的品质指标:在普通六倍体小麦2GS0414-10、拉花9650、转基因小麦Glu-1Dx5-RNAi和Glu-1-RNAi中,均表现较低的麦谷蛋白含量和较高的醇溶蛋白含量;较低的SDS沉淀值和水SRC,较短的面团形成时间和稳定时间,较低的粉质质量指数;与转化受体品种Bobwhite相比较,转基因小麦蛋白质含量显著增加,饼干直径增大。人工合成小麦SYN351具有较低的湿面筋含量和较高的面筋指数。 4、 HMW-GS不同缺失类型杂交后代的品质指标:对以Glu-A1和Glu-D1位点共同缺失的材料2GS0414-10、HMW-GS完全缺失的材料Glu-1-RNAi为供体亲本,以扬麦13和扬麦18为受体亲本衍生的回交后代BC2F3、BC1F3和两个自交高代姊妹系F5的品质测试结果表明:与HMW-GS正常表达的籽粒品质比较,当Glu-A1位点缺失时SDS沉淀值及水SRC均无显著变化;当Glu-D1位点缺失时SDS沉淀值显著降低,水SRC无显著变化;当Glu-A1和Glu-D1位点共同缺失或Glu-1位点HMW-GS完全缺失时,SDS沉淀值和水溶剂保持力(SRC)均显著降低;另外在普通六倍体小麦2GS0414-10的杂交后代中,当Glu-A1缺失、Glu-D1缺失或Glu-A1和Glu-D1位点共同缺失,籽粒蛋白质含量差异不显著。 5、综合本研究结果,HMW-GS缺失降低了麦谷蛋白含量,增加了醇溶蛋白含量;降低了SDS沉淀值和水溶剂保持力,缩短了面团形成时间和稳定时间,这有利于降低面筋含量和面团筋力强度,增大面团的延展性,增加饼干的直径。表明,HMW-GS缺失对改善弱筋小麦的加工品质可能有一定的贡献,可以考虑将不同HMW-GS缺失材料应用于弱筋小麦的品质改良工作。
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S512.1

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