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本研究以扬麦17(红皮)和扬麦01-2(白皮)两个背景的wx基因近等基因系各8种基因型为实验材料,首先对近等基因系进行了评价,包括农艺性状调查、SSR分子标记背景检测、硬度基因检测以及储藏蛋白的定性和定量分析,主要研究了不同遗传背景和栽培环境下wx基因近等基因系的品质特性,包括直链淀粉含量、籽粒及磨粉特性、淀粉理化特性、蛋白及面粉特性以及酥条品质特性,并分析了wx基因对上述品质特性的影响、影响各品质性状的显著效应以及不同品质性状之间的相关性,探索糯小麦在制作传统中国食品的可行性,为部分糯、糯小麦育种以及开发利用有重要指导作用。主要研究结果如下: 1、近等基因系评价:本研究所用扬麦17背景的wx基因近等基因系材料在农艺性状、遗传背景、硬度基因、总蛋白组分类型及百分含量、谷蛋白亚基类型及百分含量、醇溶蛋白组分及百分含量上均无显著差异,是较好的wx基因近等基因系材料。扬麦01-2背景中除了部分基因型醇溶蛋白组分发生一些变异外,上述其它性状在不同基因型间均无显著差异,也可以认为是较好的wx基因近等基因系材料。上述材料可用于研究wx基因的品质效应。 2、直链淀粉含量及影响效应:在扬麦17和扬麦01-2背景的眦基因近等基因系各基因型中,全糯基因型(aabbdd)的直链淀粉含量最低(小于1%),双缺失类型、单缺失类型、野生型依次逐渐升高;在双缺失类型中,AAbbdd基因型的直链淀粉含量最低;在单缺失类型中,AAbbDD基因型的直链淀粉含量最低。主效应分析表明wx-A1、wx-B1、wx-D1基因的出现均对直链淀粉含量起正向作用,三个基因效应大小顺序为wx-B1>wx-D1>wx-A1,三个基因的两两互作对直链淀粉含量起负向作用,以上因素共同决定直链淀粉含量94%的变异,是影响直链淀粉含量的决定性因素。 3、籽粒蛋白含量、籽粒硬度和出粉率及影响效应:籽粒蛋白含量在两背景中表现基本一致,wx基因缺失类型均比轮回亲本有所提高(扬麦01-2背景中AAbbDD基因型除外),全糯基因型(aabbdd)略高于其它类型(扬麦17背景中AAbbdd基因型除外)。对于籽粒硬度,wx基因缺失类型在两个背景中均比轮回亲本有所提高,而wx基因缺失类型间籽粒硬度变化无规律。全糯基因型(aabbdd)出粉率显著低于非糯类型(除了扬麦17背景中的AAbbdd基因型)。相关性分析表明,直链淀粉含量与与出粉率呈显著正相关,而出粉率与籽粒硬度指数呈显著负相关。主效应分析表明,影响籽粒硬度效应显著的是遗传背景,扬麦01-2背景籽粒硬度整体上大于扬麦17背景;对籽粒蛋白含量有显著效应的是年份,其决定系数为0.82,是影响籽粒蛋白含量的主要因素;对出粉率有显著效应的是wx-B1基因,但其只决定出粉率14%的变异,并非出粉率的主导因素。 4、淀粉结晶度、粒度分布及影响效应:wx基因近等基因系各基因型淀粉结晶度和粒度分布在两个背景中的表现基本一致。淀粉结晶度随直链淀粉含量升高而降低,糯基因型的淀粉结晶度显著高于非糯类型,双缺失类型、单缺失类型、野生型依次逐渐降低。X-线衍射显示淀粉呈现典型的A-型晶体波谱,在2θ15°、17°、18°和23°附近有强的衍射峰,糯基因型在2θ=20°附近几乎没有代表直链淀粉-脂类复合物衍射峰。糯基因型的B-型淀粉颗粒体积比、表面积比以及数量比均高于相应的非糯类型,部分糯类型介于糯基因型和野生型之间。扬麦17和扬麦01-2背景的近等基因系中相应的糯和非糯类型间淀粉颗粒形态特征没有显著差异,均呈扁圆形。主效应分析表明,淀粉粒度分布受遗传背景影响较大,B-型淀粉颗粒体积比还受wx基因及其互作的显著影响。 5、淀粉糊化和热力学特性及影响效应:在扬麦17背景的近等基因系中,全糯基因型的峰值粘度和稀懈值显著高于非糯类型,峰值时间明显早于非糯类型,而糊化温度、低谷粘度、最终粘度以及反弹值明显低于非糯类型。wx-B1缺失类型的峰值粘度、低谷粘度、最终粘度以及反弹值明显均高于其它的单缺失类型和三种双缺失类型,而在wx-B1缺失类型除外的两种单缺失类型间和双缺失类型间没有显著差异。在扬麦01-2背景的近等基因系中,淀粉糊化特性呈现类似的趋势。主效应分析表明,除峰值粘度和糊化温度受遗传背景影响外,其它糊化参数均受wx基因、wx基因间的互作以及wx基因与环境互作的显著影响。淀粉热力学特性在扬麦17和扬麦01-2背景的近等基因系中表现基本一致,全糯基因型淀粉的凝胶转化温度(起始温度、峰值温度和终止温度)和热焓值显著高于其它基因型,双缺失类型高于单缺失和野生型。全糯基因型淀粉在第3天和第7天显著低于其它基因型,所有基因型间第14天的回生度没有显著差异。主效应分析表明,凝胶热焓值受环境影响较大,而凝胶起始温度、峰值温度和终止温度主要受基因型、基因互作、遗传背景、基因型与环境互作以及环境与遗传背景互作的影响。 6、面粉蛋白含量、SDS沉降值、面筋洗涤仪参数及影响效应:在扬麦17背景中,全糯基因型面粉蛋白含量高过大部分基因型,但SDS沉降值显著低于其它类型,说明糯小麦的蛋白数量不少但蛋白质量较差。在部分糯类型中,AAbbdd基因型表现出较高的面粉蛋白含量、SDS沉降值。扬麦01-2背景也有类似的趋势。主效应分析表明,环境对面粉蛋白含量的变异起决定性作用,能决定面粉蛋白含量变异的89%,对SDS沉降值效应显著的是年份、年份与遗传背景的互作,二者共决定SDS沉降值92%的变异。干、湿面筋含量在扬麦17和扬麦01-2背景中表现不一致,且各基因型间没有规律可循。糯小麦面筋指数显著低于其它类型(除了扬麦17背景中AABBdd基因型),即糯小麦面筋弱、面筋质量较差;扬麦01-2背景近等基因系面筋强度和面筋质量好于扬麦17背景;糯小麦面筋持水率显著高于其它类型,为糯小麦烘烤食品的特殊品质奠定良好的基础。主效应分析表明,环境效应对湿面筋含量和干面筋含量有重大影响,而影响面筋指数和面筋持水率的效应显著的是遗传背景,但并非决定性因素。 7、面团流变学特性及影响效应:全糯基因型面粉的吸水率和面团形成时间显著高于其它类型,然而,wx基因的突变对面团稳定时间和公差指数的影响在不同背景下表现并不一致,在优质中强筋扬麦01-2背景(相对于扬麦17背景)下,全糯基因型的稳定时间并没有显著低于其它所有基因型,公差指数也没有显著高于其它基因型。因此,培育强筋优质背景的糯小麦将有助于提高糯小麦的品质。恒量加水条件下,Wx蛋白缺失类型的面团韧性强于轮回亲本,而延伸性弱于轮回亲本,全糯基因型面团韧性最强,而延伸性最差。P和P/L值与吸水率呈显著正相关。全糯基因型中线峰值时间较短、中线峰值高度较低,说明其面团耐揉性差,对搅拌的耐受力弱;全糯基因型中线峰值宽度较窄、8min带宽较窄、8min峰下面积较小,说明其面筋弹性小,面团形成所需做功少。主效应分析表明,环境、遗传背景及其互作对粉质仪参数、吹泡仪参数以及揉混仪参数影响较大,粉质仪吸水率还受基因型、基因互作的影响。 8、酥条品质参数及影响效应:在扬麦17背景的近等基因系中,全糯基因型的硬度、酥性、脆性和体积分别为3.91kg、11.0、1.85mm以及104.4ml,而相应的非糯类型变化范围分别为5.39-5.70kg、0.5-0.9、0.69-0.86mm和49.5-57.6ml。糯基因型酥条酥性和体积显著高于非糯类型,脆性和硬度显著低于非糯类型,而非糯类型间硬度、酥性和脆性没有显著差异,双缺失类型的体积稍高于单缺失和野生型。此外,糯基因型横切面面积明显比非糯类型大,糯基因型的气孔多且大,团粒结构开放,酥条结构在储藏过程中不会塌陷。在扬麦01-2背景的近等基因系中,酥条品质参数呈现类似的趋势。主效应分析表明,酥条品质参数中,除硬度外,均受wx基因及基因间互作影响较大。总之,全糯基因型酥条品质显著好于非糯类型,在制作酥条上有较明显的优势,这可为糯小麦制作传统中国食品提供新的市场。 9、品质性状间的相互关系:相关性分析表明,在非糯组中,直链淀粉含量与出粉率、淀粉糊化特性中的稀懈值和反弹值呈显著或极显著正相关,与籽粒硬度、淀粉热力学特性所有参数(凝胶热焓值和凝胶起始、峰值、终止温度)、粉质仪吸水率以及酥条体积呈显著或极显著负相关。粉质仪参数中面团形成时间、稳定时间以及断裂时间与揉混仪参数有较好的相关性;除公差指数外,粉质仪参数也与吹泡仪参数有较好的相关性,可以根据粉质仪参数去判断揉混仪和吹泡仪参数。所有淀粉糊化、凝胶特性、面粉蛋白含量、SDS沉降值、面筋洗涤仪、粉质仪、揉混仪以及吹泡仪参数均与酥条品质参数中的一个或多个有显著相关性。在所有基因型组中,直链淀粉含量与其它品质性状的相关性、(淀粉糊化和凝胶特性参数、粉质仪吸水率、揉混仪中线峰值宽度、吹泡仪P值以及P/L值与酥条品质参数的相关性)比非糯组显著增加,而面粉蛋白含量、SDS沉降值、湿面筋含量、干面筋含量、面筋指数、粉质仪面团形成时间、稳定时间、断裂时间以及吹泡仪W值与酥条品质参数的相关性较非糯组有明显下降,其它参数在两组间变化不明显。因此,通过直链淀粉含量可预测上述多个品质特性参数,同时通过多个淀粉、蛋白相关品质参数也可以预测酥条品质。