内麦品种高分子量谷蛋白亚基组成及品质分析

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　　摘要：内麦品种是西南麦区中筋小麦代表品种之一，在四川及周边省份种植面积累计达330万hm2以上。利用SDS-PAGE电泳技术对内麦品种进行高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）组成进行分析，发现内麦品种中与小麦加工品质呈正相关的5+10优质亚基出现频率达85.7%，面包评分达7分。经测定内麦品种面条评分高于同期主栽品种。选育含5+10优质亚基的小麦品种不仅能满足西南地区对中筋面条小麦的市场需求，同时也为提升中国小麦品质作出贡献。
　　关键词：内麦品种;HMW-GS;5+10亚基;面粉品质
　　中图分类号：S512.1         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2020）18-0139-04
　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.18.028
　　Composition and quality analysis of high molecular weight
　　glutenin subunits in Neimai variety
　　WANG Xiang-quan1， CHEN Xing-hu2， HUANG Hui-yue1， WANG Ren-quan1， YANG Jie-zhi1， GUAN Shu-xian1，WANG Shi-lin1， RONG Fei-xue1， WANG Yong-jun1， ZHOU Hai-yan1，LI Ming1， CHEN Xin-yuan1
　　（1.Neijiang Academy of Agricultural Sciences in Sichuan Province，Neijiang  641000， Sichuan， China;
　　2.Shanghai Tianxiang Quality Technical Service Co.， LTD.， Shanghai  200120， China）
　　Abstract： Neimai series is one of the representative varieties of middle gluten wheat in the southwest wheat region， with a total planting area of over 3.3 million hm2 in Sichuan and surrounding provinces. The composition of high molecular weight glutenin subunit （HMW-GS） in Neimai varieties was analyzed by SDS-PAGE electrophoresis. It was found that the 5+10 high quality subunit in Neimai varieties was positively correlated with the processing quality of wheat with a frequency of 85.7% and a bread score of 7 points. The noodle score of Neimai varieties was higher than that of main varieties. The breeding of wheat varieties containing 5+10 high quality subunits can not only meet the market demand of middle gluten noodle wheat in southwest China， but also contribute to the improvement of wheat quality in China.
　　Key words： Neimai variety; HMW-GS; 5+10 subunit; flour quality
　　小麥（Triticum aestivum L.）作为基本口粮之一，是中国第三大粮食作物。而中国小麦品质研究起步较晚，品质相对较差，难以满足人民对美好生活的追求。20世纪80年代末，庄巧生院士提出以发展面包和饼干糕点麦带动面条和馒头用小麦的品质改良策略[1]。改良面筋质量已成为中国小麦品质育种的重要目标之一，面筋主要由谷蛋白和醇溶蛋白组成，谷蛋白主要影响面筋强度，醇溶蛋白则主要影响延展性[2]。小麦高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）是谷蛋白的重要组成部分，虽仅占贮藏蛋白质含量的10%，但其组成对面团形成时间、面团稳定时间、沉淀值和面包烘烤品质影响很大，是面包加工品质的主要决定因素[3]。研究发现，小麦品质变异的30%～79%归因于HMW-GS等位基因的变化[4]，因此研究HMW-GS类型及组成对研究小麦加工品质至关重要。研究表明，小麦 HMW-GS 基因定位于第一同源群染色体长臂的Glu-1复合位点，对应1A、1B和1D的位点分别为Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1，每个位点包含两个紧密连锁的基因，分别编码分子量较大的 x型和较小的 y型亚基。由于基因表达沉默效应Glu-1通常表达3-5个。其中，Glu-A1通常表达0或1个，1Ay通常沉默;Glu-B1通常表达1-2个，1By有时沉默;Glu-D1通常表达2个，1Dx和1Dy通常都表达[5]。Glu-A1编码null、1和2*，Glu-B1编码6+8、7+8、7+9、13+16、14+15、17+18和20等亚基，Glu-D1编码2+12、5+10等[6]。5+10亚基可以增加面条的适口性，使其有咬劲富有弹性、不黏牙，进而提高面条的品质，是制作优质面条的优质亚基[7]。 　　内麦系列品种是由四川省内江市农业科学院选育的小麦品种，自2003年审定内麦8号小麦品种以来，截至2016年已累计审定7个小麦品种，包括内麦8号、内麦9号（国审）、内麦10号、内麦11、内麦836（国审）、内麦316、内麦366等。内麦品种具有粒大、饱满、出粉率高等特点;适合于加工面条，在四川省乃至西南麦区占据一席之地，成为西南冬麦区第六次品种更换的主要品种。2003—2016年内麦品种在西南麦区累计推广面积达330万hm2，产量达160亿kg，并于2006年、2017年2次获得四川省科学技术进步奖二等奖。研究内麦品种品质变化规律，对正确把握市场需求，合理制定小麦育种方向及推广力度具有重要参考价值。
　　1 材料与方法
　　1.1 供试材料
　　试验材料内麦8号、内麦9号、内麦10号、内麦11、内麦836、内麦316、内麦366等7个材料由四川省内江市农业科学院提供;对照材料中国春、川育12由四川农业大学小麦研究所提供。
　　1.2 试验方法及参考标准
　　1.2.1 种子谷蛋白提取及SDS-PAGE电泳分析 种子谷蛋白提取及SDS-PAGE电泳分析参照颜泽洪[8]的方法：将种子磨碎，以每4 mg样品加入100 μL蛋白提取液于室温下提取2 h后，沸水中煮2 min，8 000 r/min離心5 min，取上清7 μL加样。以含5+10和2+12亚基的小麦标准品种作对照，恒流20 mA电泳，待指示剂走出分离胶30 min后，取下胶染色过夜，脱色液脱色至凝胶背景清晰后，保存于固定液中。
　　1.2.2 HMW-GS命名及品质评分标准 Payne等[9]针对SDS-PAGE方法所得到的HMW-GS图谱，设计了一种亚基“数字命名”系统。该系统命名的原则是：按迁移率的大小，对SDS-PAGE图谱中的HMW-GS谱带，用阿拉伯数字进行编号，迁移率最小的谱带编号为1，其余谱带的编号随迁移率增大而依次增大，按发现的先后顺序用新的数字命名，每个数字固定表示一个谱带，不能重复。本研究中的HMW-GS命名均采用Payne的命名法。
　　Payne等[10]根据遗传分析得到的单个HMW-GS和制粉品质（以SDS沉降值为指标）关系的研究结果，对经常出现的每个亚基做了Glu-1品质评分，建立了Glu-1评分体系，基本上可以解释HMW-GS等位基因对品质的效应（表1）。一般认为5+10得4分，1、2*、7+8、17+18得3分;7+9、2+12、3+12得2分;N、7、6+8、4+12得1分;Glu-1总得分为3～10分，其中最差HWM-GS组成为3分，最优HWM-GS组成为10分。
　　1.2.3 优质专用小麦品种审定标准 参照国标GB/T 17320—2013小麦品质分类标准，可分为强筋、中强筋、中筋和弱筋小麦四类。强筋小麦粉筋力强，适于制作面包或配麦;中强筋小麦粉筋力较强，适于制作方便面、饺子、馒头、面条等食品;中筋小麦粉筋力适中，适用于制作面条、饺子、馒头等食品;弱筋小麦粉筋力较弱，适用于制作馒头、蛋糕、饼干等食品。四川省麦类品种审定委员会根据品质分类标准GB/T 17320—2013，结合四川省小麦生产实际，制定了四川省小麦区域试验优质专用小麦品种审定标准（表2）。
　　2 结果与分析
　　2.1 HMW-GS组合类型及品质评分
　　根据内麦品种高分子量谷蛋白亚基SDS-PAGE电泳图像（图1）可知，7个参试小麦品种仅检测到2种高分子量谷蛋白亚基组合类型。除内麦316亚基组合为1、7+9、2+12;其余6份材料均为Null、7+9、5+10。
　　由表3可以看出，7个内麦品种均为7分，7个品种均含有7+9亚基，出现频率为100%;5+10优质亚基出现频率达85.7%;1、2+12亚基仅在内麦316中出现，频率为14.3%。
　　2.2 内麦品种品质分析
　　根据四川省小麦区域试验优质专用小麦品种审定标准，7个内麦品种经检测（表4）表明，内麦8号、内麦9号、内麦10号、内麦11、内麦836等5个品种，在子粒粗蛋白质含量、湿面筋、面团稳定时间等品质指标方面，均达到四川省优质中筋专用小麦品种标准，属中筋小麦品种;而内麦316达强筋小麦品种标准，内麦366接近弱筋小麦品种标准（容重不达弱筋标准）。
　　3 小结与讨论
　　从2003年到2016年短短14年间，内麦品种在西南麦区推广面积能达330万hm2，其主要原因有两方面：一方面是四川省乃至西南地区居民喜食面条，面条小麦需求旺盛;另一方面内麦品种大多含有5+10亚基，出现频率高达85.7%，高于四川省审定品种5+10优质亚基的频率（48.0%）[11]。李硕碧等[12]研究发现5+10亚基是改善面条品质的优质亚基，赵京岚等[13]指出5+10亚基是适合制作优质面条的亚基。根据《2013年中国小麦质量报告》显示，内麦11、内麦836加工的面条评分分别为80分和82分，而同期四川省主栽品种川麦104、川麦42、绵麦367加工的面条评分为78分、79分、76分。因此，内麦品种在中筋面条小麦加工方面较具市场竞争力，较受加工企业和种植户喜欢。5个中筋小麦品种推广面积达320万hm2，而内麦316（强筋）和内麦366（接近弱筋）两个品种推广面积约10万hm2。
　　5+10亚基的出现频率很低是中国小麦品质差的主要原因[14]，因此导入5+10优质亚基具有更好的面筋指数、较好的理化品质和较低的灰分含量，能明显改善小麦的品质[15，16]，尤其在四川省及西南麦区有目的导入5+10优质亚基，发展中筋小麦品种不仅具有市场优势，同时也为提高中国小麦品质作出贡献。
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