1、专业文献综述题 目: 小麦优质蛋白亚基与小麦品质的研究进展 姓 名: 赵娇娇 学 院: 农学院 专 业: 种子科学与工程 班 级: 种子 72 班 学 号: 1127219 指 导教师: 王秀娥 职称: 教授 2010 年 5 月 31 日南京农业大学教务处制小麦优质蛋白亚基与小麦品质的研究进展赵娇娇 指导老师:王秀娥(南京农业大学农学院种子科学与工程72班, 江苏 南京 210095)摘要:小麦籽粒蛋白质含量约为 8%-20%,主要包括谷蛋白和醇溶蛋白,是面团弹性和延伸性的物质基础。蛋白质组分与格组分的分布是影响小麦品质的重要因素,特别是高分子量麦谷蛋白(HMW-GS),因此提高蛋白质含量和
2、改进 HMW-GS 组成一直是我国小麦加工品质改良的重要途径。目前推广的优质强筋小麦基本都携带优质亚基,然而真正适合烘焙优质面包的强筋小麦并不多,贮藏蛋白组分的含量及比例不合理是主要原因,改进贮藏蛋白亚基的质量组成是进一步提高我国小麦加工品质的有效途径。关键词:谷蛋白、醇溶蛋白、品质、加工品质Wheat proteins and their subunits and quality of wheat flourZHAO Jiaojiao(Seed Science and Engineering 72, College of Agriculture, Nanjing Agricultural U
3、niversity, Nanjing, Jiangsu 210095)Abstract: Key words:前言(引言): (标题用小四号黑体,其它文字用小四宋体)正文: (标题用小四号黑体,其它文字用小四宋体)结论:(小四宋体)参考文献:1 作者姓名,作者姓名.参考文献题目. 期刊或杂志等名称,年份,(期数).2 刘凡丰. 美国研究型大学本科教育改革透视J . 高等教育研究,2003,(1)3 作者姓名,作者姓名. 参考文献题目. 期刊或杂志等名称,年份,(期数).(说明:以下所有红色、蓝色文字仅供参考,学生在写作论文时请保留字体、字号,改写或删除掉文字,黑色文字请保留。每一页的上方(天头
4、) 和左侧(订口) 分别留边 25mm,下方(地脚)和右侧( 切口)应分别留边20mm,页眉和页脚为 0。论文题目使用黑体三号字,小标题使用黑体小四号字,正文使用宋体小四号字;首行缩进 2 个字符,行距为单倍行距,段前段后为 0.5 行,字符间距为标准。为保证打印效果,学生在打印前,请将全文字体的颜色统一设置成黑色。以上说明参阅后请自行删除,包括本文本框!)4 (五号宋体,10 篇以上;其中外文文献至少 2 篇, 五号 Times New Romar)1. 优质小麦品质指标小麦是一种世界性的重要的粮食作物。小麦品质主要包括营养品质、加工品质以及形态品质 1。小麦加工品质通常用出粉率、灰分含量、
5、动力消耗和面粉百度等磨粉品质衡量;还包括烘焙品质、蒸煮品质及制作品质在内的食品加工品质。小麦籽粒蛋白含量及其氨基酸组成的平衡程度决定小麦的营养价值,因此小麦各种品质都与它所含蛋白质的种类与含量有关。对于小麦的一次加工品质,存在于小麦胚乳中的麦醇溶蛋白和麦谷蛋白是小麦面筋的主要成分,约占面筋总量的 90%,评价小麦品质不能忽略蛋白质的质与量。目前对品质性状的评价主要是对一下三点进行分析研究。1.1 高分子量谷蛋白亚基 (HMW-GS)HMW-GS 是由小麦第 1 组染色体长臂上基因编码形成。近年来研究表明 2,面包的烘烤品质与蛋白质的不同组分,特别是与一些 HMW-GS 有关,在 Glu-D1
6、位点编码的 5 +10、Glu2B1 位点的 7OE +8及 17 +18、Glu-A1 位点 1 及 2,对面团强度、沉降值和面包体积贡献较大。国外种质资源特别是含 5 +10 的 HMW-GS,在品质育种中起了重要作用。近年来新发现的亚基 Glu-B1a (7OE +8) 可显著提高 HWM-GS 总量和面团强度,7OE +8可作为优质亚基用于强筋小麦育种。但是,HMW-GS 只能解释 30%79%的品质差异。HMW-GS 的表达量、LMW-GS 亚基以及醇溶蛋白等组成的不同,也是造成沉淀值和面筋弹性差异的重要原因。栗站稳 2对 443 份国内外材料的分析结果表明,与国外品种相比优质亚基的
7、频率明显偏低,是我国小麦加工品质差的重要原因之一;另外,中国品种醇溶蛋白谱带数目较少,且含有非优质谱带,可能是烘烤品质较差的另一个原因。目前,对小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的深入研究通过基因工程技术改善小麦品质已成为选育优质品种的一种方法。1.2 沉淀值(沉降值)沉淀值即小麦面粉蛋白参加沉淀反应的沉淀体积,沉淀值测定法包括 Zaleny 法和微量 SDS 沉淀法。大量研究表明,沉淀值与面包体积、面团流变性参数、比沉淀值及高分子量麦谷蛋白亚基品质评分等都存在显著或极显著正相关,沉淀值是反应蛋白质含量和品质的综合指标,国际上已将沉降值作为鉴定小麦品质的重要标准。沉降值遗传力较高,高于蛋白
8、质含量遗传力,比其他方法能更深刻地反映出遗传差异。所以,沉降值具有高遗传力,并与面粉品质呈显著相关,可作为品质育种的早代选择指标。1.3 籽粒硬度小麦籽粒硬度是由胚乳细胞中蛋白质和淀粉之间的结合强度决定的。硬质小麦出粉率高,筛理容易,吸水率高,脂肪含量高,灰分含量较低,较适合制作面包和一定类型的面条等; 软质小麦硬度小,淀粉含量相对较高,适合制作糕点和饼干等食品。在加拿大、美国和澳大利亚等国的小麦贸易中,籽粒硬度是关键的品质指标之一。硬质小麦比重大,容重高,出粉率高,且硬质小麦胚乳的淀粉颗粒与蛋白质框架结合能力强,即胚乳连续性较强,软质小麦则相反。硬麦不仅具有优良的制粉特性,且蛋白含量高,面筋
9、质量好,发酵性好。粗蛋白、稳定时间、沉淀值、面包评分在不同硬度指数值级别之间差异均达到显著水平,这说明,硬度指数的差异能在一定程度上反映小麦筋力的差异,用硬度指数法对小麦进行分类定价,是有科学依据的 16。2. 小麦蛋白品质的遗传小麦籽粒是人类食用的主要粮食产品之一,小麦面粉因面筋的存在而具有广泛的加工适应性。目前小麦品质改良已成为小麦育种的一项重要内容,研究小麦种子中各项品质性状的遗传规律,对于了解小麦籽粒储存物质的遗传动态、提高小麦品质育种的效率具有实际指导意义。2.1 小麦蛋白遗传的各种观点李硕碧等 5认为,籽粒蛋白质在 F2 代表现出中间遗传,但不同组合表现出差异,并认为可能是由于控制
10、蛋白质含量的基因存在双向显性作用的结果。方先文等 13在研究中将基因效应分为主基因效应和多基因效应,结果显示控制小麦蛋白质含量的主基因遗传率为 67.19%,多基因的遗传率为 11.18%。霍清涛等认为,沉淀值的遗传符合加性-显性模型,以显性效应为主,表现为超显性。沉淀值的高值与显性基因有关,低值与隐性基因有关。周艳华等 17对硬度的遗传分析表明,硬度受加性为主显性为辅的一对主基因和一些微效基因控制。多数学者认为,籽粒蛋白质含量的遗传符合加性显性基因效应模型,其中主要受加性效应的作用。但也有人报道以显性效应为主,在显性效应中,主要是部分显性,同时也存在超显性和完全显性。2.2 小麦蛋白与遗传育
11、种的关系硬度与沉淀值以加性效应为主,适于早代选择;蛋白质含量、峰值时间、右斜率以显性效应为主,杂种优势利用的潜力较大;蛋白质含量与硬度可以在早代选择中同时得到改良;通过杂种优势利用,可以同时对蛋白质的质与量以及硬度进行改良。基因型效应在不同环境条件下偏离其遗传主效应的表现称为基因型环境互作效应。它是基因型在各种环境条件下表现出的不同反应和对遗传主效应的离差,是除了遗传主效应之外的一部分可以遗传的基因效应。许多数量性状除了受遗传主效应和环境效应的影响外还受到基因型与环境互作的影响。根据该研究的结果,蛋白质含量的遗传主效应较易受到环境的影响;硬度的遗传主效应较稳定。关于配合力的分析显示,一般配合力
12、与特殊配合力并无明显的对应关系,因此在选配组合时,既要考虑亲本的一般配合力,又要兼顾特殊配合力,应根据一般配合力选亲本,按特殊配合力选组合。研究表明,选用一般配合力高且性状间一般配合力能互补、特殊配合力大的双亲杂交,获得综合性状良好的强优势组合的机率较大。 2. 小麦面粉中面筋蛋白的组成小麦面筋蛋白指的是用水冲洗生面团,去除淀粉和水溶性蛋白之后剩下的复杂粘性蛋白。其蛋白质含量达 75%以上,此外还含有少量淀粉、纤维、糖、脂肪、类脂和矿物质等。面筋中蛋白质主要以单体或通过二硫键形成的寡聚体、多聚体形式存在,面筋蛋白的相对分子质量约 3104 110 7D。20 世纪初,Osborne 根据其不同
13、的溶解性将小麦籽粒中的蛋白质分为清蛋白、球蛋白、麦谷蛋白和醇溶蛋白。其中麦醇溶蛋白占蛋白总量的 40%50%,麦谷蛋白 30%40%,球蛋白占 6%10%,清蛋白占 3%5%。普遍认为由基因控制决定的麦谷蛋白和醇溶蛋白,它们是影响面团流变学特性的主要因素,尤以麦谷蛋白为主。麦谷蛋白水合物具有粘结性和弹性,主要体现在面团的强度和弹性上。麦谷蛋白分子是自然界最大的蛋白质分子之一,内含 - 折叠结构较多,富含谷氨酰胺(Gln)和半胱氨酸 (Cys),是由多肽键通过分子间二硫键连接而成的非均质的大分子聚合体蛋白,1720 个多 47 肽亚基构成,呈纤维状,分子量为 51041107 D。麦谷蛋白分为高
14、分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)。HMW-GS 分子量为81041.3 105D,占谷蛋白的 10%;LMW - GS 分子量为 11047104 D,占 90%。小麦谷蛋白是影响面团弹性及烘焙品质的重要因素,有几大分子的结构决定其功能性。因此,了解麦谷蛋白的结构与组成是研究面粉品质的基础。而醇溶蛋白水合物主要为面团提供粘性和延伸性。醇溶蛋白间通过氢键和疏水作用相互反应,促进面筋粘性的形成。醇溶蛋白为单体蛋白,结构紧密呈球形,分子量为31047.5104 D。根据其各组分在 A-PAGE 中的迁移率,可分为 - (迁移最快 ),-,- , - 醇溶蛋白( 迁
15、移最慢)。后来根据氨基酸和 N 末端序列分析将醇溶蛋白主要分为 3 组,/- ,- , - 醇溶蛋白。根据氨基酸序列及组成和分子量,又可细分为/-, -, 5-,1, 2- 醇溶蛋白。醇溶蛋白分子无亚基结构,单肽依靠分子内二硫键和分子间的氢键、范德华力、静电力及疏水键连结,形成较紧密的三维结构,其氨基酸组成多为非极性。醇溶蛋白对面团的强度没有直接影响,却与面团的筋力密切相关。3. 小麦籽粒蛋白质组分含量与加工品质的关系由上可知,小麦籽粒蛋白质根据其溶解特性可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,贮藏蛋白由谷蛋白和醇溶蛋白组成,二者共同决定面团的黏弹性,对小麦加工品质具有重要作用。蛋白质各组分含
16、量和贮藏蛋白含量均与总蛋白含量呈极显著正相关,总蛋白质、贮藏蛋白、谷蛋白、HMW-GS 和 LMW-GS 含量均与面团形成时间、稳定时间和沉降值呈显著或极显著正相关, 表明这些蛋白质组分含量指标与籽粒蛋白质品质密切相关。谷蛋白亚基组成及其含量对小麦的品质具有重要影响,HMW-GS 和 LMW-GS 与面团形成时间、最大抗延阻力、拉伸面积和面包体积呈显著正相关,面粉中添加 1%的高分子量谷蛋白亚基可增大面包体积,添加低分子量谷蛋白亚基可减小面包体积。石玉等 20的研究表明, HMW-GS 及 LMW-GS 含量均与面团形成时间、稳定时间及沉降值呈极显著正相关,HMW/LMW 与面团形成时间和稳定
17、时间呈极显著正相关,表明籽粒中具有较高HMW-GS、LMW-GS 含量和 HMW/LMW 有利于形成强筋小麦的加工品质。Gli/Glu 是影响面包烘焙品质和馒头品质的一项重要指标,Gli/Glu 与和面时间、面团稳定时间、拉伸面积和最大抗延阻力及面包品质均呈显著负相关,与沉降值亦呈显著负相关,适当的Gli/Glu 可获得较高的面包比容和面包评分。Scanlon 等和 Wieser 等研究表明,低 Gli/Glu增加面团形成时间、揉面峰值阻力、最大抗延阻力和面包体积。而最新研究中,Gli/Glu与面团稳定时间呈显著负相关,表明在总蛋白和贮藏蛋白含量较高的条件下,较低的Gli/Glu 有利于形成一
18、等强筋小麦的加工品质 20。4. 优质小麦谷蛋白亚基的研究小麦胚乳蛋白亚基总数多达 1300 个,已对其中的 300 个亚基进行了 N-末端氨基酸测序。麦谷蛋白又分为高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS) ,HMW-GS 赋予面团粘弹性,LMW-GS 赋予面团延展性(也有认为谷蛋白赋予面团粘弹性,醇溶蛋白赋予面团延展性) ,良好的弹性和延展性是制作优质面包的基础,因此选择优良的 HMW-GS 和 LMW-GS 等位基因是小麦品质改良的主要目标。HMW-GS 组成已成为品质育种亲本选配和杂交后代选择的主要依据,依据聚合酶链反应开发的 DNA 标记也已用于鉴定等
19、位基因变异;而 LMW-GS 由于其数目较多,分子量小、且在电泳图谱上与大量的醇溶蛋白相互重叠,因此有关 LMW-GS、基因及其与品质参数之间关系的研究报道相对较少。近年来随着研究方法的不断改进,特别是 LMW-GS 对加工品质的重要性以及研究的必要性逐步得到认识,有关 LMW-GS 的研究越来越受到重视。4.1 高分子量谷蛋白亚基的研究HMW - GS 占麦谷蛋白的一小部分,每个 HMW- GS 是根据基因组编码 (A B D),亚基类型(x, y)和在 SDS-PAGE 上的迁移率(112)来命名的。 HMW- GS 包含 3 个结构区域:无重复的 N 末端区域(A) ;包含 81104
20、个残基,重复的中心区域 (B);包含 480680 个残基。无重复的 C 末端区域(C),包含 42 个残基。其中区域 A 和 C 含有大量的带电残基和绝大多数甚至全部的半胱氨酸残基,其中一部分用于形成分子间二硫键以稳定高分子麦谷蛋白多聚体;区域 B 含有大量的谷氨酰胺(Gln)、脯氨酸 (Pro)、甘氨酸 (Gly)和较低含量的半胱氨酸(Cys)(0 或 1),这个区域以重复的六肽 QQPGQG 作为主链,中间串插六肽(如 YYPTSP)和三肽(如 QQP 或 QPG)。HMW- GS 的氨基酸组成说明了中心重复区域具有亲水性,N、C-末端区域具有疏水性。x 型和 y 型亚基的主要区别在于区
21、域 A 和 B。通过光谱、粘度和小角度 E 射线分析表明,HMW-GS 中心区域重复序列通过 -转角形成松弛的 - 螺旋结构,这是一种特殊的超二级结构,-转角成重复规则的分布,在 -转角区域中疏水性的和形成氢键能力强的氨基酸较多。-螺旋结构对面团的弹性具有决定性的作用,无重复的区域 A 和 C 是含有规则的 -螺旋的球状结构 28。小麦蛋白研究对人类的生存和发展意义重大,尤其是小麦高分子量谷蛋白亚基(HWM-GS)与小麦品质密切相关。张学勇等 27分析认为,中国小麦材料 HMW-GS 在Glu-A1 位点上主要是 Null(在地方品种和育成品种中分别为 91.24%、69.25%) ,1 亚基
22、在地方品种和育成品种中分别为 8.61%、30.56% ,2*所占比例极少;在 Glu-D1 位点上,5+10 亚基在地方品种和育成品种中分别占 3.19%和 18.59%。从俄罗斯、中亚及乌克兰引进材料在 Glu-A1 位点上,1 和 2*亚基总共占到 59.80%,与国内材料相比,明显高于中国小麦;在 Glu-D1 位点上,优质亚基 5+10 所占比例也高于中国材料。因此选择具有优质亚基组合,且谷蛋白亚基表达量高的类型,是有效改良面筋强度,进一步提高优质新品种选育的有效途径。4.2 低分子量谷蛋白亚基的研究小麦低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)约占种子贮藏蛋白的 1/3,对面团延展性和食
23、品加工品质有重要影响,是小麦品质改良的主要目标之一。典型的低分子量麦谷蛋白多肽结构包括 4 个部分:信号肽、 N 末端、重复序列区域和富含半胱氨酸的 C 末端,基因编码序列一般长 9091167 个碱基,均拥有一个单一的开放阅读框架 (ORF),无内含子存在。LMW-s 亚基是最普遍的亚基类型,其分子量为3545 kD,高于 LMW-m 亚基(3040kD)。LMW-m 基因编码一个最典型的 LMW-GS 多肽链结构,起始序列是一高度保守的包括 20 个氨基酸的信号肽,其后是 13 个氨基酸的末端保守区,接着是富含谷酰胺的 N 末端重复区(70 186 AA)和 C 末端区,后者又可分为 3
24、个清晰的亚区即半胱氨酸富集区、谷酰胺富集区和最终保守区。一般的低分子量麦谷蛋白亚基都含 8 个半胱氨酸残基,其中 6 个半胱氨酸残基参与形成分子内二硫键,另外 2 个半胱氨酸残基参与形成分子间二硫键,将 LMW-GS 和 HMW-GS 连接到一起,聚合为麦谷蛋白大聚体。LMW-GS 与 HMW-GS 通过分子间二硫键共同影响面粉的品质,并且 HMW-GS 与 LMW-GS 对小麦品质的影响具有累加效应和互作效应 28。LMW-GS 加性效应分析结果表明,Glu-A3c +Glu-B3b Glu-A3e +Glu-B3b Glu-A3c +Glu-B3c 。Brites 研究 22Glu2B3
25、位点编码的谷蛋白对品质贡献大小发现,由 Glu2B3c 和 Glu2B3j 编码的低分子量谷蛋白对品质贡献较大,其次为 Glu-B3a、Glu-B3k 和 Glu-B3b。Payne 等 25认为由 LMW-2 构成的低分子量谷蛋白三聚体 (LMW-Triplet)是影响意大利面条等面食品的煮面品质最重要的亚基。朱金宝等研究表明,高分子量谷蛋白亚基与低分子量谷蛋白亚基 B 型(LMW-GS-B)占谷蛋白的比例与沉淀值呈正相关,而低分子量谷蛋白亚基 C 型 (LMW-GS-C)与沉降值呈显著负相关,籽粒蛋白质含量的高低主要通过高分子量谷蛋白亚基和低分子量谷蛋白亚基 C型比例的变化而影响品质。Vz
26、quez 等研究表明,就面包小麦的沉降值而言, Glu-A3 位点等位基因的变异对面筋强度没有显著影响,而 Glu-B3 位点等位基因的变异对面筋强度具有显著影响 21。最新研究认为 Glu-A3 对面团延展性的贡献大小依次为 Glu-A3cGlu-A3e、Glu-A3aGlu-A3e 和 Glu-A3b Glu-A3c,并且半胱氨酸的数目和位置不同也可以引起它们对品质贡献的不同。目前进行 LMW-GS 新基因的发掘,最终使 LMW-GS 很好的应用于小麦育种。5. 小麦谷蛋白与品质的关系小麦麦谷蛋白聚合体的组成、分子量的分布或麦谷蛋白大聚合体含量作为育种早代材料的品质性状选择的一个可靠的生化
27、指标。其中麦谷蛋白亚基组成及其含量对面粉的影响成为研究的趋势,麦谷蛋白含有 20 多种亚基,麦谷蛋白所含压机的种类和含量,均与面筋的品质有关,并直接决定着面制食品制作的品质。小麦麦谷蛋白是由许多肽链经分子间二硫健结形成的大聚合体,该聚合体的组成、含量和分子量布直接影响着小麦品种的品质,并已经证实小麦麦蛋白及其组分对小麦的面团的特性,尤其是与面包焙品质有重要作用。麦谷蛋白聚合体分子量的大小又与麦谷蛋白的解性有关,因此根据麦谷蛋白在十二烷基硫酸钠 DS)中的溶解性可分为 SDS 可溶(GMP )与 SDS 不溶(SGP)麦谷蛋白聚合体,两者相对比例的大小也可反映其麦谷蛋白分子量大小的分布进而决定面
28、筋强度和品质。有研究表明 GMP 的相对含量与团的强度呈显著的正相关。优良的小麦品种,其较大分子量的 GMP 的比例高品质差劣的。因此,我国小麦品种蛋白质中的 GMP 量总体水平偏低,可能是造成我国小麦加工品质相较差的原因之一。对于 SGP 的研究发现,含较多、大分子量的 SGP 的小麦品种的面团特性强于含量少的。也有研究发现 GMP 含量与沉降值、面团形时间、稳定时间相关显著,GMP 含量高的品种其面强度较大,最终面包烘烤品质较好。大量研究发现麦谷蛋白在还原状态下,根据在 S-PAGE 中迁移率的不同其亚基又分为高分子量蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量谷蛋白亚基 MW-GS)两类,它们的含
29、量和组成不同会使麦谷白聚合体的含量和分子量改变,从而影响面筋蛋白特性,进而影响面团的品质。6. 小麦醇溶蛋白与品质的关系:近年来的研究发现,贮藏蛋白与品质的关系较为复杂 ,虽然还不清楚每一个醇溶蛋白位点对小麦品质的作用,但人们已经知道不同醇溶蛋白对小麦品质影响各不相同。研究证明,小麦醇溶蛋白等位变异与品质性状相关显著,并已鉴定出一些与优质有关的蛋白带或等位基因。根据前人的研究结果,在已鉴定的 130 个等位基因中,Gli - B1b、Gli - B2c、Gli-A2b 及 Gli-D1 位点的 Null 基因属于优质醇溶蛋白基因,它们的存在提高了面包的品质;而 Gli-B1k 和 Gli-A2
30、g 则属于劣质基因,与差的面包品质有关。此外,一些微效位点的等位基因对品质也有较大的影响,如在法国小麦中发现的 Gli-A6c。晏月明等分析了我国 36 个小麦品种或种质 Gli-1 和 Gli-2 位点等位基因组成的特点,认为国内小麦品质较差的原因之一是一些优质基因 Gli-A2b、Gli-B1b 、Gli-B2c 的出现频率较低,在研究中还发现一些与优质相关的醇溶蛋白带。醇溶蛋白谱带72.5、74、76、84、61、63、43、52、11、13. 5、16、20、30、32、37 与小麦面筋弹性、膨胀性、黏性及延展性呈正相关关系;57.5、42.5、47.5、35.5 与上述参数呈负相关关
31、系。研究证明,醇溶蛋白谱带 2、4、14、19 与面筋强度密切相关,硬粒小麦中醇溶蛋白 42、45 与面筋品质显著相关,含 45 的品种具有较好的面筋品质,而含 42 的品种具有较差的面筋品质。张平平等 14的研究显示,醇溶蛋白总量及 、/ 和 ( 1、2、3)各组分含量及比例在基因型间和环境间存在显著差异。 型含量最高(43.12%50.87%), 型次之(32.71%43114 %), 型含量较低(11.89%21.58%)。1BL/1RS 易位显著改变小麦醇溶蛋白组分含量和比例,易位系的 型醇溶蛋白含量显著高于非易位系,为17.44%21.58%,而 型醇溶蛋白显著低于非易位系 / 型醇
32、溶蛋白在易位和非易位系中的含量差异不显著。不论在 1B/1RS 易位系或非易位系中,醇溶蛋白总量及、/ 和 型醇溶蛋白含量都与面粉蛋白质含量显著正相关,与其他大部分面粉品质性状相关不显著,说明谷蛋白组分可能对加工品质更重要。在易位系中,、1 和 型醇溶蛋白总量与沉降值呈显著正相关,醇溶蛋白总量、2 和 型醇溶蛋白与形成时间呈显著正相关, 和 型醇溶蛋白含量与延伸性呈显著负相关。大量研究表明,某些醇溶蛋白组分与小麦品质、抗病性、抗逆性或其他农艺性状关系密切。因此,弄清醇溶蛋白的遗传特点对小麦品质改良具有重要意义。目前,虽然对醇溶蛋白控制基因进行了染色体定位,但对不同组分在杂种后代的遗传规律还不太
33、清楚,迄今报道的结果也不尽相同。绝大多数组分受单基因控制,Baker 和 Bushuk 的研究则表明,约有一半的醇溶蛋白受两个基因控制。7. 小麦品质改良途径:7.1 品质育种我国目前育成推广的优质品种,强筋多数存在蛋白质含量较高而质量不足的问题,主要是面团形成和稳定时间较短,抗延阻力较低等;弱筋小麦蛋白质含量偏高,而且延伸性不足;中筋品种除了适当提高面筋强度外,需要提高白度。因此,在小麦品质改良中,兼顾丰产与优质始终是优质小麦育种的重要目标。品质育种是小麦品质改良的最经济有效的途径,衡量小麦品质的标准主要取决于籽粒或面粉的最终用途。现阶段北方麦区品质育种的主攻对象是选育高蛋白强筋型面包小麦品
34、种,南方重点选育优质弱筋小麦品种。育种目标:蛋白质质量好(如沉淀值高,50mL;粉质测定稳定时间长,12min;面粉吸水率高,64%等),适于制作优质面包;综合性状好,对产量选择有补偿能力,产量和品质同时改良;蛋白质含量高 (15%)。7.2 具备品质检测能力小麦育种过程中紧密结合品质检测,可以有效选择品质性状优良的单株或株系,加速育种进程。在杂种早代,针对材料数目多、样品量少和性状不稳定等特点,测试要求取样少、简单、日处理量大、预见性强、遗传力中至高。早代宜采用近红外光谱分析仪 (NIR/NIT) 快速测定籽粒硬度、蛋白质含量和沉淀值,以及应用生化标记和分子标记对籽粒或苗期叶片进行谷蛋白亚基
35、的识别,以后世代跟踪。在高代品系及产量鉴定阶段,进行试验制粉、粉质仪、面团流变学特性,以及面包、馒头和面条等最终产品品质测试。参加区域试验及准备审定的品系应尽量细致的评价,取得比较全面的信息。对后代材料要有适当的选择标准,注意协调产量和蛋白质含量的矛盾。7.3 种植布局和加工小麦品种在不同地区、不同批量和不同年份种植,品质差异较大;研究和了解环境条件对小麦籽粒品质的影响,有利于各类优质小麦的品质区划和优质、高产、高效栽培措施的制定,达到优质与高产并重的目的。影响小麦生长及其籽粒品质的环境因素主要有:小麦种植区域的地理位置;光照、温度、降雨量及分布;土壤类型、质地和肥力状况;生物胁迫:叶和根部的
36、病原体、线虫和病毒等;栽培管理、灌溉和施肥。李世平等 30认为,要创造蛋白质含量较高的种质材料,可采用轮回选择法,在蛋白质基因源差异较大的材料间进行互交重组,形成新的群体,再从群体中进行鉴定和选择优异系进行互交重组,形成新的轮回中期,如此多次轮选,可以打破不利基因连锁,增加能提高籽粒蛋白质含量的有利基因的重组机会。世界各国大多数优质小麦品种都是通过品种间杂交的常规育种途径育成的,但要注意对近缘种有利基因的利用,为协调丰产性、农艺性状、蛋白质含量、加工品质等性状之间的关系,可采用复交方式,进一步改良某个农艺亲本的品质性状。采用回复饱和杂交法和阶梯式杂交法,改良一些籽粒高蛋白质含量。品种农艺性状或
37、提高推广品种的蛋白质含量和加工品质,可以用有限回交和聚合杂交,适当改进它们的某些缺点。研究表明:轮回选择可聚集分散存在的控制籽粒品质性状的微效基因,从而提高和改善小麦品种的籽粒品质。提高容重、角质率和沉降值,可以较好地协调产量与品质、营养品质与加工品质的关系。近年来,由于生物技术的利用,编码高分子蛋白基因的转化工作已获得初步结果。伴随着其他优质基因的不断发现和转基因技术的逐步完善,利用生物技术培育优质小麦也将成为品质育种的重要手段。总结:参考文献:1.何中虎,晏月明,庄巧生等. 中国小麦品种品质评价体系建立与分子改良技术研究 . 中国农业科学 2006,39(6):1091-11012. 陈淑
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