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河南小麦品种的品质状况及其与LMW-GS基因间的关系

朱保磊  
【摘要】:小麦是河南省的主要粮食作物,随着产量逐年提高,对小麦品质也有了更高的要求。尽管近些年一批高产优质小麦品种的育成和大面积推广,使得河南省小麦得品质得到了很大改善,但仍然存在着高产品种品质不优和优质品种产量不高、不稳等问题。研究小麦品质改善的内在机制与控制小麦加工品质相关的分子机理,能为小麦品质育种提供更多的理论依据。因此,本研究选取了河南省1980年以来审定或种植的176份小麦品种(系),对其品质表型性状进行检测和分析;采用2代测序的技术方法对其LMW-GS基因组成进行了解析;之后对低分子量麦谷蛋白亚基基因与品质性状之间的关系进行了分析。主要研究结果与结论如下:1.176份小麦材料面粉的蛋白质含量在7.53%-15.34%之间;湿面筋含量在26.70%-46.00%之间;微量SDS沉淀值在6.66-31.05 mL之间;面团的稳定时间在1.00-29.90 min之间,其平均值为4.63 min。中弱筋材料(稳定时间≤2.5 min)为63份;中筋材料(2.5 min稳定时间7.0 min)为80份;强筋材料(稳定时间≥7.0 min)只有33份,占总体的18%。1980-2002年审定品种(系)的稳定时间平均值为4.35 min,2003-2008年的为4.41 min,而2009-2014年的为5.73 min,2015年、2016年和正参加河南省区试的为3.95 min,表明近年来河南省审定的小麦品种仍以中、低筋为主,但2002年以后审定的优质品种数目明显增多。通过对优质品种(系)的系谱分析发现,大多数优质品种为小偃号(小偃6号及其姊妹系)的后代,推测小偃号是河南小麦的主要优质源。此外,发现和面仪参数如峰值时间、峰高、尾宽等原参数及其组成的复合参数与粉质仪的形成时间、稳定时间和粉质质量指数等参数均有很好的线性相关关系,表明可以用和面仪检测育种材料的品质状况。2.对176份小麦材料的LMW-GS基因组成进行解析,结果显示在Glu-A3位点共检测到6种LMW-GS基因,且每种LMW-GS基因至少有2个等位变异基因出现,其中A3-620等位变异基因最多为4个;不同等位变异在Glu-A3位点上的LMW-GS基因的组合类型有12种,其中A5(391、400、502、620)组合类型所占比例最高(33.52%);在Glu-B3位点共检测到6种LMW-GS基因,等位变异最多的基因为B3-544,共有5个等位变异基因出现。在Glu-B3位点上不同LMW-GS基因组合中B10组合类型所占比例最高为52.27%;Glu-D3位点共检测到8种LMW-GS基因。Glu-D3基因的等位基因数目最多为7个,其中,等位变异D3-583基因出现频率最高,为52.84%。在Glu-D3位点由不同LMW-GS基因及其等位变异组成的基因组合类型中D11组合类型出现频率最高,为36.93%。3.LMW-GS基因与品质的关系分析发现,在Glu-A3位点上,A9组合类型对湿面筋含量具有正向效应,而A8组合类型则显著降低湿面筋含量;Glu-B3位点上,B10组合类型对品质产生显著的负向效应,B4组合类型则对品质参数SDS沉淀值和峰后带宽均有显著正向效应,B9组合类型对稳定时间具有显著正向效应;Glu-D3位点上,D5组合类型对形成时间具有显著负向效应,D2组合类型与较差的峰值带高参数显著相关,D18为优质的亚基基因组合类型,其对形成时间、稳定时间和峰值带高均能产生显著的正向影响。此外,研究结果表明由三个位点组成的不同LMW-GS基因组合对品质性状的效应有显著差异。如LMW-GS基因组成为A11+B10+D11对形成时间具有显著负向效应,而LMW-GS基因组成为A5+B10+D8则对形成时间产生显著的正向效应,LMW-GS基因组成为A5+B10+D11对稳定时间具有显著负效应,而LMW-GS基因组成为A12+B2+D4对稳定时间的效应显著优于其它的LMW-GS基因组合类型。


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