宁麦9号衍生系品质性状分析及高分子量谷蛋白亚基突变体创制

【摘要】小麦贮藏蛋白主要由谷蛋白和醇溶蛋白组成,其中谷蛋白主要影响面筋强度。谷蛋白由高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量谷蛋白亚基组成(LMW-GS).虽然HMW-GS只占小麦贮藏蛋白总量的10%,但对小麦品质或面筋质量具有决定性的作用。发现、创制和利用特异谷蛋白亚基已成为小麦品质改良最主要的内容之一。本研究利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)对优质弱筋小麦品种宁麦9号进行诱变,并对其后代进行HMW-GS突变体的筛选及谷蛋白质量分析,预测HMW-GS突变对加工品质的影响,为小麦面筋质量改良提供有用的资源。主要研究内容及研究结果如下。1、宁麦9号衍生系品质性状分析宁麦9号为当前弱筋品质最好的育成品种和优良亲本,对宁麦9号及11份衍生系进行籽粒硬度,蛋白质含量,溶剂保持力和酥性饼干制作等品质相关性状及谷蛋白、籽粒硬度分子标记分析。结果表明,弱筋小麦加工品质不仅与谷蛋白质量有关,还需综合考虑籽粒硬度及面粉蛋白含量等其他因素的影响。2、通过化学诱变方法构建突变体库采用三个EMS浓度梯度(0.2%,0.4%,0.6%)进行预实验,0.4%的EMS诱变浓度的半致死率约为50%,采用此浓度为最终试验浓度。用0.4%的EMS溶液处理宁麦9号纯系种子10000粒,正常播期下单粒点播于大田,次年分单株收获,获得M1代3781个株系。按照调查获得的发芽率91%和田间出苗率80%计算,诱变致死率为51.9%。3、HMW-GS突变体的SDS-PAGE分析采用“半粒法”对获得的M1代突变体库中的每个株系进行HMW-GS的SDS-PAGE鉴定。从3781个株系中筛选出含有HMW-GS突变的株系299个,突变概率为7.91%,其中含有HMW-GS缺失突变的株系176个,突变概率为4.65%。其中Ax1亚基缺失株系124份,突变概率为3.28%,为突变概率最高的突变类型；Bx7亚基缺失株系14份,突变概率为0.37%；By8亚基缺失株系15份,突变概率为0.40%；Dx2亚基缺失株系14份,突变概率为0.37%；Dy12亚基缺失株系9份,突变概率为0.24%。其它突变类型为130个株系,突变概率为3.44%。将检测为突变体的具胚端种子于温室加代。M1代加代完成后分单株收获,获得M2代。对由M1代缺失突变而获得的M2代的每个株系进行HMW-GS的SDS-PAGE鉴定。共发现Ax1亚基缺失的株系7个,Bx7亚基缺失株系6个,By8亚基缺失株系7个,Dx2亚基缺失株系6个,Dy12亚基缺失株系4个,Ax1亚基和By8亚基共同缺失株系1个。4、HMW-GS缺失突变体的GMP分析通过高效液相色谱(HPLC)分析M2代缺失突变类型中谷蛋白大聚体(GMP)和谷蛋白/醇溶蛋白比(GLU/GLI)的含量发现,不同缺失突变体的GMP含量都有不同程度的降低,Ax1、Dx2、Bx7、By8和Dy12各亚基缺失突变体,以及Ax1和By8双亚基缺失突变体的GMP含量分别降低了9.18%、14.69%、17.79%、9.76%、14.86%和13.86%。尤以Bx7亚基缺失突变体中GMP含量减少幅度最大,为41.64%。结果还表明,不同缺失突变体的谷蛋白总量也表现为降低,GLU/GLI比较对照均有明显降低。Ax1、Dx2、Bx7、By8和Dy12各亚基缺失突变体,以及Ax1和By8双亚基缺失突变体的GLU/GLI比分别为1.17,1.11,1.07,1.17,1.14,1.00,Ax1和By8双亚基缺失突变体中GLU/GLI(?)匕最小。谷蛋白总量、HMW-GS含量,尤其是GMP含量与小麦面筋强度密切相关,由于HMW-GS缺失所导致的谷蛋白数量减少会直接改变面筋强度,最终影响小麦的加工品质。这些HMW-GS突变体材料是进一步开展小麦品质改良的重要资源。
【作者】张纪元；
【导师】马鸿翔；
【作者基本信息】南京农业大学，作物学，2012，硕士
【关键词】甲基磺酸乙酯(EMS)；高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)；突变；高效液相色谱(HPLC)；SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)；谷蛋白大聚合体(GMP)；

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