小偃麦渗入系HMW-GS等位变异分子标记

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麦谷蛋白是小麦种子中含有的一种特有的贮藏蛋白,它是组成小麦籽粒面筋蛋白的主要成分。而组成小麦贮藏蛋白的主要成份是高分子量麦谷蛋白亚基(highmolecular weight glutenin subunit,HMW-GS),其组成和数量对于小麦面粉加工品质的好坏起着关键作用。比普通小麦相比,小麦近缘种属中含有更为丰富的亚基变异类型,是小麦品质改良优质基因的重要来源。偃麦草属(Elytrigia intermidla Nevski)的中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)是小麦中的一个多年生近缘野生物种,因其含有大量可用于小麦品种改良的优质性状,一直被广泛应用。从二十世纪30年代开始,人们就开始了普通小麦与中间偃麦草的杂交工作,并已将许多中间偃麦草的有益基因导入普通小麦中,获得了丰富的遗传种质资源。为发掘其特有的优异HMW-GS基因,利用其优质亚基基因进行小麦品质改良,本研究主要对311份新育成的源于普通小麦-中间偃麦草渗入系的HMW-GS的亚基组成进行了分析研究,获得如下研究结果:  1、利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术对311份新育成的源于普通小麦-中间偃麦草渗入系进行了高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析。结果如下:在311份供试材料中共检测到不同的亚基类型有16种。在Glu-A1位点有3个等位变异类型,分别是亚基Null、2*和1,以优质亚基1和2*为主要类型,占测试材料71.1%; Glu-B1位点有7、7+8、7+9、6+8、13+16、13+19、14+15、17+18等8个等位变异类型,以17+18为主要类型,其次为7。优质亚基对7+8、13+16、14+15和17+18的出现频率共计62.1%;Glu-D1有2+12、5+10、2+10、2+12、5+12亚基5个等位变异类型,以2+12为主要类型,占53.7%。其次为5+10,占38.9%。在311份供试材料中共检测到32种HMW-GS亚基组合类型,其中以“2*,17+18,2+12”的出现频率最高,为13.2%;其次为“1,17+18,5+10”,占10.6%。品质得分为8-10分的材料有164份,占全部供试材料52.73%。  2、利用小麦高分子量麦谷蛋白亚基特异性PCR标记对80份已知亚基的源于普通小麦-中间偃麦草渗入系材料进行分子检测。结果表明,在Glu-A1位点上,特异性引物UMN19在部分参试材料中扩增出344bp的条带,表明这些材料具有Ax2*亚基;剩下的材料中扩增出362bp的条带,表明这些材料含有Ax1或者Ax-Null亚基;并且优质亚基Ax2*出现的频率为31.2%。在Glu-D1位点上,特异性引物UMN25在部分材料中扩增出281bp的条带,表明这些材料具有Dx5亚基;部分材料中扩增出299bp的条带,表明这些材料含有Dx2亚基;并且优质亚基Dx5出现的频率为34.3%;特异性引物UMN26在部分材料中扩增出397bp的条带,表明这些材料具有Dy10亚基;在部分材料扩增出415bp的条带,表明这些材料含有Dy12亚基;并且优质亚基Dy10出现的频率为32.7%。在Glu-B1位点上,特异性引物cauBx642与cauBx752在部分材料中分别扩增出642bp与752bp的条带,表明这些材料含Bx14亚基,Bx14亚基出现的频率为20%;同时在部分材料中分别扩增出534bp与337bp的条带,表明这些材料具有Bx17亚基,Bx17亚基出现的频率为34%,远高于中国小麦品种的频率。特异性引物ZSBy9aF1/R3在部分材料中扩增出662bp的条带,表明这些材料含有By9亚基,其出现频率为6.2%。在80个参试材料中,共检测到同时具有5+10优质亚基的材料占参试材料的31%;有2+12亚基的占37%,并发现了新的组合类型5+12与2+10亚基,分别占2.5%与3.75%;这进一步确定了SDS-PAGE电泳获得的结果。利用PCR分子标记技术,可以更快、更准确、更方便的鉴定出小麦HMW-GS优质亚基基因,对于快速选育具有优质亚基组合的小麦优质品系,加快小麦品质改良进程具有重要意义。
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