晋麦92号低分子麦谷蛋白亚基Glu-A3基因鉴定

姬虎太，王 敏，曹 勇，马小飞，姜兰芳，郝建宇，张定一，李晓丽

(山西省农业科学院 小麦研究所，山西 临汾 041000)

小麦籽粒蛋白主要由麦谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白组成，其中麦谷蛋白是影响面团粘弹性的主要因素。根据十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)迁移率，将麦谷蛋白分为高分子量谷蛋白亚基(high-molecular-weight glutenin subunit,HMW-GS)和低分子量谷蛋白亚基(low-molecular- weight glutenin subunit, LMW-GS)；其中LMW-GS约占麦谷蛋白总含量的75%左右。研究发现，LMW-GS对面团延展性、面团韧性，谷蛋白大聚体的形成，面粉蒸煮品质、烘烤品质等都具有重要影响[1～4]；LMW-GS能增加面团筋度、改善烘烤品质[5]，可以解释面团主要参数的30%～60%的变异[6]，对品质性状改良具有重要作用。

LMW-GS基因定位于第一同源染色体的短臂上，即Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3位点，每个位点编码5～10个LMW-GS基因[7]。由于LMW-GS基因数目多且组成复杂，因此开发相应的分子标记，对深入研究小麦LMW-GS研究具有重要意义[9]。目前为止，己经研发出了一些LMW-GS基因的功能标记，Wang等[10, 11]对Glu-A3和Glu-B3位点的基因进行鉴定，开发出特异的STS标记，为LMW-GS用于育种提供了简便、可靠的检测工具。近年来，更多的学者把改善小麦品质性状的育种途径转移到LMW-GS研究领域[12, 13]，为小麦品质遗传改良提供了新的思路与方法。

笔者研究旨在通过STS分子标记检测强筋小麦品种晋麦92号及其亲本品种/系(晋麦33、临优6148)在Glu-A3位点基因类型，从分子水平分析晋麦92号强筋品质来源以及在改善小麦品质的潜在价值，为合理利用强筋小麦种质资源，加速优质专用强筋小麦品种选育，提高小麦加工品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

晋麦92号、临优6148与晋麦33来源于山西省农业科学院小麦研究所；对照品种中国春来源于西北农林科技大学。

1.2 试验方法

1.2.1 基因组DNA提取 采用CTAB法提取基因组DNA。利用紫外分光光度计检测DNA浓度，稀释至终浓度100 ng·uL-1。

1.2.2 STS标记检测 主要有:

(1)引物合成。根据王林海等[14]的研究设计LMW-GS基因Glu-A3位点的特异性引物(表1)，由北京金瑞斯生物技术有限公司合成。

(2)PCR扩增体系及程序。主要有:

A.PCR反应体系为20 uL，包括2×T5 Super PCR Mix(北京擎科新业生物技术有限公司)，每条引物10 pmol，模板DNA100 ng。

B.PCR扩增条件：Glu-A3a为98℃预变性3 min；98℃变性35 s，63℃退火35 s，72℃延伸90 s，15个循环；98℃变性35 s，59℃退火35 s，72℃延伸90 s，20个循环；72℃延伸5 min。Glu-A3b、ac、d、e、f和g为98℃预变性3 min；98℃变性35 s，59℃～63.5℃退火35 s，72℃延伸 90 s，37个循环；72℃延伸5 min。

(3)琼脂糖凝胶电泳。使用1.5%的琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行检测，缓冲液体系为1×TBE溶液，120V电压电泳60 min，GeneGreen核酸染料(天根生化科技北京有限公司)染色，凝胶成像系统(Bio-Rad)观察、照相。

表1 Glu-A3位点等位变异特异引物

2 结果与分析

利用GluA3位点的7对特异性引物对晋麦92号、亲本品种/系(晋麦33、临优6148)和对照品种中国春的基因组DNA进行STS分子标记检测，有2对引物即Glu-A3aF/R、Glu-A3acF/R扩增出特异片段(图1、图2)。对照品种中国春扩增出573bp和596bp大小的目的条带；晋麦92、临优6148号仅扩增出573bp目的条带，未扩增出596bp目的条带；晋麦33未扩增出目的条带；说明晋麦92号和临优6148含有Glu-A3c基因。

3 结论与讨论

长期以来，我国的小麦育种工作是以提高产量和改良抗病性为主，对品质的改良不够重视[15]。随着生活水平提高和膳食结构改变，面包类食品需求量快速增长，专用强筋小麦的供需差距较大，严重依赖于进口[16]。因此，加强优质专用强筋小麦品种选育、推广及生产，对促进小麦供给侧改革、保证国家粮食安全、提高群众生活水平具有重要意义。晋麦92号是山西省农业科学院小麦研究所选育的强筋小麦品种，选自亲本组合临优6148/晋麦33号，综合性状良好，其优质强筋性状与临优6148有关，高产抗旱性状与晋麦33号有关。2012年经农业部谷物品质检验测试中心测定，其综合指标超过国家一等强筋小麦品质指标。因此，晋麦92号可以作为强筋小麦种质资源，在改善小麦品质育种中提供价值。

随着LMW-GS基因序列的克隆，Glu-A3和Glu-B3位点上相应的特异性分子标记已经开发[10, 11]，为LMW-GS等位变异的分子标记鉴定提供了基础。采用Wang[10]等开发出的Glu-A3位点特异引物，可以准确、快速地鉴定Glu-A3位点的变异类型，提高LMW-GS位点等位变异分子标记辅助选择的效率。LMW-GS各位点内的不同等位基因对品质效应的影响差异较大，Gupta[8]等认为Glu-A3位点各等位基因对面筋强度贡献为Glu-A3b>Glu-A3c > Glu-A3e。本研究结果表明晋麦92号含有Glu-A3c等位变异，由于Glu-A3c可影响小麦面筋强度，因此初步判断晋麦92号的强筋品质性状由Glu-A3c基因所决定。LMW-GS在Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3所编码的亚基间存在加性效应，在下一步的研究中需增加对晋麦92号Glu-B3位点等位基因的研究及分析。