長江流域小麥地方品種農(nóng)藝品質(zhì)性狀的遺傳多樣性.pdf

1、中國長江流域地域遼闊，地勢復(fù)雜，氣候多樣，各生態(tài)區(qū)形成有種類豐富的小麥地方品種，存在著巨大的遺傳變異。但截至目前，對整個長江流域小麥地方品種農(nóng)藝、品質(zhì)性狀的遺傳變異還缺乏較為系統(tǒng)的分析，只有對某些局部地區(qū)或部分小麥品種農(nóng)藝、品質(zhì)性狀遺傳多樣性的研究報道，而對湖北小麥地方品種主要性狀的報道較少，對長江流域小麥地方品種HMW-GS的MALDI-TOF-MS和對湖北小麥地方品種HMW-GS的SDS-PAGE分析未見報道。因此，為發(fā)掘適合湖北小

2、麥的有利性狀和可供小麥育種利用的優(yōu)異遺傳資源，也為小麥遺傳多樣性研究、種質(zhì)資源研究、小麥遺傳育種研究和優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)以及優(yōu)良種質(zhì)的開發(fā)利用打下基礎(chǔ)和提供依據(jù)，以長江流域的485份小麥地方品種為材料，通過田間試驗和實驗室分析，對長江流域的小麥地方品種種質(zhì)資源進(jìn)行了農(nóng)藝、品質(zhì)性狀多樣性分析，在此基礎(chǔ)上，對供試材料進(jìn)行了HMW-GS的SDS-PAGE分析和MALDI-TOF-MS分析，結(jié)果如下:
　　 1.研究中長江流域小麥地方品種供試

3、材料農(nóng)藝性狀表現(xiàn)參差不齊，總體表現(xiàn)為高稈，早熟型，短穗型，小穗數(shù)、穗粒數(shù)偏少，千粒重較高，多數(shù)材料莖稈較細(xì)弱，穗部性狀較差，籽粒偏小，易倒伏，為直接利用帶來一定困難。各性狀中穗粒重的變異程度最大，最不穩(wěn)定，可選擇范圍大，其次是穗粒數(shù)和主穗穗頸至旗葉枕距，株高、抽穗期和小穗數(shù)的差異相對較小，表明其穩(wěn)定性較好。雖然長江流域小麥地方品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn)變異豐富，沒有綜合性狀特別優(yōu)異的材料，但仍然可以篩選到一些單一性狀優(yōu)良的材料。通過品種間的雜交，

4、這些優(yōu)良材料可直接應(yīng)用于小麥的遺傳改良。
　　 在湖北種植的8個地區(qū)地方品種的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)表明，除了主穗長、主穗小穗數(shù)、穗粒數(shù)外在其他性狀上各個生態(tài)區(qū)間存在顯著或極顯著差異。每個生態(tài)區(qū)內(nèi)都普遍存在豐富的變異，湖北省地方品種株高平均值均高于青藏高原和澳大利亞材料，都在120cm以上;青藏高原材料穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重較大，澳大利亞材料穗粒數(shù)、穗粒重變異系數(shù)最小，穗粒重、千粒重最大。這些結(jié)果表明青藏高原和澳大利亞材料在湖北種植的農(nóng)藝

5、性狀表現(xiàn)較好，可作為湖北小麥選育材料;湖北省各個生態(tài)區(qū)材料都有一定缺陷，需要合理利用，即可為育種提供優(yōu)異資源。
　　 通過簡單相關(guān)分析，表明長江流域小麥地方品種各性狀間存在著許多有利和不利的相關(guān)性。穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重之間的顯著相關(guān)說明穗粒數(shù)、千粒重的增加均有利于穗粒重的提高，但穗粒數(shù)和千粒重之間存在矛盾，穗粒數(shù)的增加會導(dǎo)致千粒重的降低，這與波蘭小麥、西藏小麥、東方小麥、馬卡小麥的研究結(jié)果相似。同時株高、主穗長與千粒重的負(fù)相關(guān)

6、表明在長江流域小麥地方品種中株高和穗長的增加并不能引起千粒重的增加，反而使千粒重降低，這與王亞娟等261份來自全國各地優(yōu)質(zhì)小麥的農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析結(jié)果相似，但與波蘭小麥、波斯小麥、密穗小麥、東方小麥的研究結(jié)果不一致。長江流域小麥地方品種各性狀間復(fù)雜的相關(guān)性表明在選擇利用這些地方品種時中關(guān)注目標(biāo)性狀的同時也要兼顧其他性狀。
　　 2.長江流域小麥地方品種有豐富的中筋小麥種質(zhì)資源，兼有強筋、弱筋小麥地方種質(zhì)資源，與《專用小麥優(yōu)勢區(qū)域

7、發(fā)展規(guī)劃(2003-2007)》中的要求一致。長江流域小麥地方品種蛋白質(zhì)含量達(dá)到強筋小麥品質(zhì)指標(biāo)（≥14.00％）占14.14％，達(dá)到中筋小麥品質(zhì)指標(biāo)(14.00％～11.50％)占77.85％，達(dá)到弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)(≤11.50％)占8.01％。長江流域小麥地方品種濕面筋達(dá)到強筋小麥品質(zhì)指標(biāo)(≥32％)占0.21％，達(dá)到弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)(32.00％～22.00％)占99.58％，達(dá)到弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)(≤22.00％)占0.21％。長

8、江流域小麥地方品種沉降值達(dá)到強筋小麥指標(biāo)(≥45.00mL)占10.97％，達(dá)到中筋小麥品質(zhì)指標(biāo)(45.00～30.0mL)占88.82％，達(dá)到弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)(≤30.0mL)占0.21％。因此，長江流域小麥地方品種是該區(qū)域小麥品質(zhì)育種不可多得的種質(zhì)資源，有極大的利用和開發(fā)價值。
　　 對長江流域小麥地方品種品質(zhì)性狀相關(guān)性分析可知，淀粉含量與蛋白質(zhì)含量、濕面筋、沉降值之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明淀粉含量對小麥品質(zhì)有極大的影響，所以

9、淀粉含量可以作為小麥品質(zhì)的一個重要的品質(zhì)指標(biāo)，淀粉品質(zhì)與蛋白質(zhì)品質(zhì)、濕面筋、沉降值之間存在密切聯(lián)系，其共同影響著小麥的加工品質(zhì)，在全面評價小麥品質(zhì)或判斷某一性狀改變對加工品質(zhì)的影響時，或根據(jù)不同的育種目標(biāo)改良小麥的品質(zhì)時，應(yīng)綜合考慮。濕面筋和蛋白質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)為0.93**，相關(guān)系數(shù)高，說明濕面筋和蛋白質(zhì)指標(biāo)間協(xié)調(diào)一致，可作為小麥品質(zhì)考察指標(biāo)。
　　 青藏高原地區(qū)小麥地方品種蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值最高，與其他生態(tài)區(qū)差異

10、達(dá)到極顯著，鄂東南、鄂東、江漢平原、鄂西、鄂北、鄂西北生態(tài)區(qū)小麥地方品種之間蛋白質(zhì)含量差異不顯著。青藏高原地區(qū)小麥地方品種淀粉含量最低，與其他生態(tài)區(qū)差異達(dá)到極顯著，鄂東南、鄂東、江漢平原、鄂西、鄂北、鄂西北生態(tài)區(qū)小麥地方品種之間淀粉含量差異不顯著。表明青藏高原地區(qū)小麥地方品種在蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值上優(yōu)于湖北地區(qū)地方品種，且在湖北作冬小麥種植絕大部分品種均能正常成熟結(jié)實，因此可作為改良品質(zhì)的種質(zhì)資源加以利用。
　　 3.

11、供試材料中，亞基的分布范圍較廣，大部分材料含有7+8和2+12亞基，含5+10亞基的材料也較多，有27個，占32.14％。這些材料高分子量麥谷蛋白亞基組合有多種類型，主要亞基組合可分為三個大類，第一類是含7+8和2+12亞基的，第二類是含7+8和5+10亞基的，第三類是含未知亞基的。其中含第一類亞基的小麥材料有286個，占60.47％;含第二類亞基的材料有26個，占5.50％;含第三類亞基的材料有50個，占10.57％。
　　

12、供試材料在編碼高分子量麥谷蛋白亞基的Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1這3個基因位點上表現(xiàn)出豐富的多態(tài)性，共有22種HMW-GS等位變異。其中，Glu-A1位點上有3種等位變異類型;Glu-B1位點檢測到的等位變異類型最多，為16種;Glu-D1位點有3種。從各個亞基的出現(xiàn)頻率看，在Glu-A1位點上的3種變異類型0、1、2*中，0亞基頻率最高，為89.22％，1亞基次之，為9.73％，2*亞基最少，為1.05％。Glu-B1位點

13、上的亞基類型最為豐富，檢測到的16種亞基類型中，7+8亞基出現(xiàn)頻率最高，為65.96％;其次為？+8亞基，為9.51％;13+16、17+18、7、20亞基為稀有亞基類型，頻率在1.69％～3.59％。在Glu-D1位點上，2+12亞基類型最多，頻率為89.64％，其次是優(yōu)質(zhì)亞基5+10，占9.30％。
　　 通過對供試材料的HMW-GS組合形式和頻率研究，可以發(fā)現(xiàn)供試材料的HMW-GS有44種組合形式。每種形式的亞基組合一般包

14、含3至6個亞基。供試的473份材料各亞基組合形式較為分散，其中(0，7+8，2+12)組合頻率最高，為54.97％。其次為(0，?+8，2+12)、(1，7+8，2+12)、(0，7+8，5+10)、(0，7+9，2+12)4種組合形式，頻率依次為8.46％、5.07％、4.23％、4.23％。其它為稀有亞基組合形式，頻率在0.21％～2.96％。供試材料中，Glu-A1位點的優(yōu)質(zhì)亞基為51個，占18.68％; Glu-B1位點優(yōu)質(zhì)亞基

15、為73個，占15.43％; Glu-D1位點優(yōu)質(zhì)亞基為44個，占16.12％。Glu-1的3個位點均具有優(yōu)質(zhì)亞基的材料8個，占1.69％;僅2個位點均具有優(yōu)質(zhì)亞基的材料51個，占10.78％;只有1個位點具有優(yōu)質(zhì)亞基的材料351個，占74.21％。
　　 在供試的材料中，雖然優(yōu)質(zhì)亞基組合所占比例不高，但優(yōu)質(zhì)亞基占有較高的比例，尤其是出現(xiàn)了50個未知亞基類型。這些材料將是小麥品質(zhì)遺傳育種的寶貴資源。對這些未知亞基開展進(jìn)一步研究，對

16、他們予以命名和弄清其對小麥品質(zhì)的貢獻(xiàn)，將對小麥品質(zhì)育種具有極其重要的意義。
　　 4.MALDI-TOF-MS分析發(fā)現(xiàn)，大量的高分子量谷蛋白亞基等位基因變異在所研究的地方品種中。其中453份材料的高分子量麥谷蛋白亞基組成是同質(zhì)的，32份異質(zhì)的，37份含有異常亞基。共有22個正常的Glu-1位點等位基因被檢測出來，3個屬于Glu-A1，13個屬于Glu-B1，6個屬于Glu-D1，分布于63種不同的等位基因組合中。
　　

17、在研究中，除了正常的22個等位基因外，12個等位基因編碼了分子量69100，69900,73000,73100,75140,75600,76800,79000,79100,79800,83200,84300的異常亞基也被檢測到。這代表了異常的等位基因比以前的報告有一個更高的速率。研究還發(fā)現(xiàn)，大量的品種中有一個或兩個HMWGS基因沉默，特別是16個品種中1Bx的基因沉默。這些沉默的等位基因是解析小麥品質(zhì)中特定等位基因效應(yīng)的寶貴資源。