1、分子植物育种，2023 年，第 21 卷，第 3 期，第 891-895 页Molecular Plant Breeding,2023,Vol.21,No.3,891-895基金项目：本研究由山东省农业良种工程项目(2019LZGC001)、山东省农业科学院院创新工程项目(CXGC2018E01)和国家重点研发计划项目(2017YFD0100600)共同资助引用格式：Wang W.,Yan M.,Xue L.X.,Yang Z.D.,Cheng D.G.,Liu A.F.,Song J.M.,Liu J.J.,Li H.S.,and Guo J.,2023,Rapidscreeningand
2、identification ofwheat lines with high qualityin the earlier generations,Fenzi Zhiwu Yuzhong(Molecular Plant Breeding),21(3):891-895.(王伟,闫美,薛立霞,杨在东,程敦公,刘爱峰,宋健民,刘建军,李豪圣,郭军,2023,早世代优质小麦的快速筛选鉴定,分子植物育种,21(3):891-895.)研究报告Research Report早世代优质小麦的快速筛选鉴定王伟1,2*闫美3*薛立霞4杨在东3程敦公1刘爱峰1宋健民1刘建军1李豪圣1郭军1*1 山东省农业科学院作物
3、研究所,小麦玉米国家工程实验室,农业部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室,济南,250100;2 烟台大学,烟台,264005;3 山东鲁研农业良种有限公司,济南,250100;4 惠民县孙武街道办事处农技站,惠民,251700*同等贡献作者*通信作者,摘要为提高育种后代优质小麦新品种的中选概率，本研究以强筋小麦品种 济麦 20 与高产小麦品种济麦 22 杂交和回交获得的 76 个 BC1F2:4群体为试验材料，通过 SDS 沉降值测定、面筋指数测定和高分子量谷蛋白亚基电泳分析，筛选到 2 个优质小麦株系(6225 和 6294)；初步建立了育种后代早世代优质小麦的快速筛选鉴定方法体系，即
4、首先测定株系的面筋指数，再测定谷蛋白亚基组成和 SDS 沉降值，最后测定稳定时间等品质指标。本研究建立的优质小麦快速筛选方法体系，对于提高优质小麦新品种中选概率具有一定的应用价值。关键词小麦(Triticum aestivum);优质;选择方法Rapid Screening and Identification of Wheat Lines with High Quality in theEarlier GenerationsWang Wei1,2*Yan Mei3*Xue Lixia4Yang Zaidong3Cheng Dungong1Liu Aifeng1Song Jianmin1Liu
5、 Jianjun1Li Haosheng1Guo Jun1*1 Key Laboratory of Wheat Biology and Genetic Improvement in North Yellow and Huai River Valley(Ministry of Agriculture),National EngineeringLaboratory for Wheat and Maize,Crop Research Institute,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan,250100;2 Yantai University
6、,Yantai,264005;3 Shandong Luyan Agricultural Co.,Ltd.,Jinan,250100;4 Sunwu Street Office and Agro-technical Station,Huimin,251700*These authors contributed equally to this work*Corresponding author,DOI:10.13271/j.mpb.021.000891AbstractTo improve the probability of wheat lines selected with good qual
7、ity in the breeding programme,76BC1F2:4linespopulations were obtained by crosscrossing and backcrossing between strong gluten wheat varietyJimai20 and high yield wheat variety Jimai22.Then 2 wheat lines,6225 and 6294 were selected by SDSsedimentation(SDSS)detection,gluten index(GI)detection and high
8、 molecular weight glutenin subunits sodiumdodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis(HMW-GS SDS-PAGE).A rapid screening and identificationmethod system for early generation and high quality wheat was established.Firstly,gluten index was determined,then gluten subunit composition and SDS sett
9、lement value were determined.Finally,stability time and otherquality indexes were determined.The rapid screening method system of high quality wheat established in this分子植物育种Molecular Plant Breedingstudy has certain application value for improving the selection probability of new varieties of high q
10、uality wheat.KeywordsTriticum aestivum;High quality;Selection methods小麦(Triticum aestivum)是中国的重要口粮作物之一，随着人民生活水平的提高，对小麦品种品质的要求越来越高。小麦面粉可加工制作成面条和面包等食品，主要是由面粉中的谷蛋白决定的。因此，培育优质强筋小麦品种对于提高小麦加工品质具有重要意义。小麦籽粒中的蛋白质包括清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。谷蛋白又可分为高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)，是决定面团强度和稳定性的最重要的一类蛋白质。其中，HMW-GS 约占总
11、蛋白含量的 6%10%，但对小麦加工品质起着重要作用(Payne et al.,1987;Anjum etal.,2007)。SDS 沉降值、面筋指数与面包品质呈正相关关系，且高分子量谷蛋白与面筋强度密切相关。Glu-1 位点对小麦品质有加性效应、上位效应和互作效应，且 Glu-1 位点对小麦品质性状的加性效应大小为，Glu-D1Glu-A1Glu-B1(Rogers et al.,1989)，且 Ax1、Ax2*、Bx7OE、Bx14+By15、Dx5+Dy10 等对小麦面包烘焙品质具有正向效应(宋健民等,2003;Liet al.,2015;Moloi et al.,2017)。任何一种基
12、因的缺失或沉默都会造成小麦品质的明显下降，且 HMW-GS对面包品质的作用似乎在 x 和 y 亚基之间存在一定的配合效应(Li et al.,2015)。如 Ax1 亚基缺失突变导致 HMW-GS 含量明显降低，进而导致面团弹性和面包品质降低；Bx14 亚基缺失突变导致 HMW-GS 含量明显降低，进而导致面包延展性和面包品质降低，当二者均发生缺失突变时，面包品质降低更为明显(Li etal.,2015;Gao et al.,2018)。另外，过表达 HMW-GS 可显著提高小麦品质。研究表明，过表达 Dx5+Dy10 或Dx5 或 Dy10 亚基基因可以显著提高小麦的品质(Rakszegi
13、et al.,2005;Baudo et al.,2006)；Bx7OE亚基是一个优质亚基，其提高小麦品质的根本原因是Glu-B1 位点插入了一个逆转录因子，导致 Bx7OE亚基基因过表达(Ragupathy et al.,2008)。另外，研究还发现，面筋指数、SDS 沉降值与面包品质呈正相关关系，因此可以用于优质小麦新品种选育(Lietal.,2015)。然而以往大多数研究，是基于优质强筋小麦开展的相关理论研究，而在实际育种工作中，综合利用面筋指数、SDS 沉降值和高分子谷蛋白等选择方法，快速从大量育种后代中精确选择出优质小麦株系的研究较少。本研究拟利用前期选择到的同一组合的杂种后代(不同
14、的株系)，通过 SDS 沉降值、面筋指数和HMW-GS 比较分析，开展早世代(F2F4)优质小麦的快速筛选方法体系研究，以期为优质小麦新品种选育提供参考依据。1结果与分析1.1 SDS沉降值测定分析SDS 沉降值与面包品质呈正相关关系，SDS 沉降值小于 35 mL 的入选小麦株系数占到一半以上(43/76)，而沉降值大于 38 mL 的株系仅占到了23.7%，具 体 包 括 6036、6054、6058、6060、6114、6120、6198、6199、6205、6214、6223、6225、6236、6279、6294、6315、6316 和 6327 等 18 个株系(表 1)。1.2面
15、筋指数测定分析在一定范围内，面筋指数(6488)与面团稳定时间呈正相关关系，绝大部分入选株系的面筋指数小于 60，而面筋指数大于 60 的株系仅占了 9.2%，具体包括 6120、6197、6198、6219、6225、6294 和 6315 等7个株系(表 2)。1.3高分子量谷蛋白亚基鉴定分析高分子量谷蛋白亚基与面包品质呈正相关关系。小麦品种 济麦 22 和 济麦 20 的高分子量谷蛋白亚基组成分别为 N、7+8、4+12 和 1、13+16、4+12。因 1B 染色体上，7+8 亚基效应与 13+16 亚基效应相当，1D 染色体上两亲本均为 4+12 亚基。因此，在杂种后代中，只需要选择
16、 1A 染色体上的谷蛋白亚基即可(图 1)。绝大部分入选株系的谷蛋白组成中不含有1亚基，31.6%的株系含有高分子量谷蛋白 1 亚基，具体表 1 入选小麦株系的 SDS 沉降值测定Table 1 Determination of SDS sedimentation of selected wheatlinesSDS 沉降值SDS sedimentation20SDSS3030SDSS3535SDSS3838SDSS4040SDSS株系数No.of lines10331599892图 1 部分株系的籽粒 HMW 谷蛋白电泳注:M:蛋白预染 Marker10170kD;1:SN055843(1,17+18,5+10);2:济麦 22(N,7+8,4+12);3:6288;4:6289;5:6294;6:6295;7:6114;8:6302;9:6305;10:6328;11:6330;12:6036;13:6003;14:6025;15:6304;16:6234;17:6041;18:6047;19:6050;20:6054;21:6037;22:6331Figure 1 Grain HM