朵茂惠,趙池銘,汪軍成,姚立蓉,司二靜,楊 軻,孟亞雄,李葆春,王化俊,李興茂，尚勛武 ,馬小樂

(1.甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室，甘肅蘭州 730070; 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，甘肅臨洮 730500； 4.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州 730070)

小麥面粉色澤是其市場評價的決定因素之一。歐洲面包對面粉白度的要求較低，日本的堿性面條則以面條為亮黃色為上乘，而中國大部分地區(qū)除加堿面條以外，饅頭、拉條子、包子等均對面粉的白度要求較高。面粉中的黃色素含量、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)等對面條、饅頭等蒸煮食品的表觀色澤具有重要影響，也是小麥品質(zhì)改良的重要內(nèi)容。

黃色素是萜類色素物質(zhì)，其在面粉中的含量與面條色澤的相關(guān)性達(dá)到0.69～0.76。黃色素含量屬于數(shù)量性狀遺傳，主要受遺傳因素影響，其在第七同源群的數(shù)量性狀位點(QTL)效應(yīng)較大。已開發(fā)的黃色素含量相關(guān)基因的STS標(biāo)記中，7A染色體上有兩個，和；7B上有、、和共4個標(biāo)記；7D上有和兩個標(biāo)記。高黃色素相關(guān)等位基因及低黃色素相關(guān)等位基因通過特異性標(biāo)記可被準(zhǔn)確檢測。

PPO可催化酚類物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生醌類物質(zhì)或催化多酚類變?yōu)檠鹾硝?，后者與蛋白質(zhì)氨基酸殘基或糖類發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生褐色或黑色的沉積物，從而造成面粉及其制品酶促褐變，造成白度降低。環(huán)境和基因型都影響PPO的活性，但主要受基因型影響?？刂芇PO活性的主效基因位于第二同源群染色體上。Sun等開發(fā)了位于2AL的基因的STS標(biāo)記；Si等開發(fā)了位于2BL的多酚氧化酶基因的STS標(biāo)記；He等開發(fā)的STS標(biāo)記和為互補(bǔ)標(biāo)記。這些標(biāo)記可以有效檢測與PPO活性相關(guān)的基因。

小麥中1BL/1RS易位系攜帶抗銹(、、)、抗白粉病()等基因，可增強(qiáng)小麥的抗逆性，對小麥豐產(chǎn)具有重要作用。但1BL/1RS易位系易使小麥面團(tuán)的耐揉性減弱、面團(tuán)發(fā)黏、亮度減小。Zhang等研究表明，1BL/1RS易位對小麥面粉的黃色素含量、面粉黃度、面粉亮度有較大影響。周 陽等研究發(fā)現(xiàn)，非1BL/1RS易位系小麥品種面團(tuán)彈性較強(qiáng)，有較好的面包和面條品質(zhì)。近些年，關(guān)于甘肅省新育成品種(系)1BL/1RS易位系及面粉色度相關(guān)基因分布的報道較少。因此，本研究對甘肅新育成小麥品種(系)中面粉色度相關(guān)基因(黃色素含量、PPO)和1BL/1RS易位系進(jìn)行分子標(biāo)記檢測，為篩選小麥優(yōu)良親本和加速品質(zhì)育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究以甘肅省近10年新育成的甘春32號、隴春43號等103份的小麥新品種(系)為材料，以甘春20號(1998年育成，非1BL/1RS易位系)為陰性對照，以甘春24號(1BL/1RS易位系)為陽性對照。

1.2 試驗方法

1.2.1 DNA提取

參考李亞青等用CTAB法提取葉片DNA。

1.2.2 分子檢測

1BL/1RS易位系的鑒定采用-和兩個特異性引物進(jìn)行(表1)。黃色素相關(guān)基因STS標(biāo)記有、、、、、；PPO活性相關(guān)基因STS標(biāo)記為、、、(表1)。1BL/1RS易位系擴(kuò)增體系及程序參考李亞青，其余的參考楊芳萍等方法。三次重復(fù)。

表1 鑒定色度基因功能標(biāo)記的引物相關(guān)信息Table 1 Primer related information of functional markers for identification of flour color

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2010 對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 1BL/1RS易位系的分布

利用-和的特異性引物對供試品種進(jìn)行1BL/1RS易位系檢測(圖1)，結(jié)果表明，天選49號、中梁32號等37份材料為1BL/1RS易位系，占供試材料的35.9%；隴41號、中梁22號等42份材料為非1BL/1RS易位系，占供試材料的40.78%；有24份材料同時擴(kuò)增出-和產(chǎn)物，推測這些材料可能是片段易位或者其他易位類型。

M:Marker; 1～17和20～23:參數(shù)品種(系); 18:甘春24號; 19:甘春20號。M:Marker; 1-17 and 20-23:Varieties(lines) tested; 18:Ganchun 24; 19:Ganchun 20.圖1 部分參試品種(系)ω-secalin標(biāo)記(A)和 Glu-B3(B)標(biāo)記PCR擴(kuò)增圖譜Fig.1 PCR amplification of ω-secalin and Glu-B3 marker of some tested varieties(lines)

2.2 黃色素含量和PPO活性相關(guān)基因的分布

對103份甘肅新育成小麥品種(系)的黃色素(圖2)和PPO活性相關(guān)基因(圖3)進(jìn)行分子檢測，結(jié)果(表2和表3)表明，位點共檢測到3個等位變異，分別是、和，其中攜帶有的品種最多，共有94個品種(系)，占供試材料的91.26%；8個材料攜帶有，占供試材料的7.77%；高黃色素含量基因僅在中梁22號中檢測到。在位點也有3個等位變異，有64個品種(系)檢測到，占供試材料的62.13%；攜帶有29個品種(系)，占供試材料的 28.16%；中梁25號等19份材料攜帶有高黃色素含量基因，頻率為18.45%。在位點有2個等位變異， 攜帶的有100份材料，只有三份材料攜帶，分別是中梁22號、銀春9號和隴麥479號。

M:Marker; 1～24:參試品種(系)。M:Marker; 1-24:Varieties(lines) tested.圖2 部分參試品種(系) YP7A-2(A)、 YP7B-2(B)標(biāo)記PCR擴(kuò)增圖譜Fig.2 PCR amplification of YP7A-2 and YP7B-2 markers of some tested varieties(lines)

M:Marker; 1～14:參試品種(系)。M:Marker; 1-14:Varieties(lines) tested.圖3 部分參試品種(系)PPO18標(biāo)記PCR擴(kuò)增圖譜Fig.3 PCR amplification of PPO18 marker of some tested varieties(lines)

表2 供試品種(系)分子檢測結(jié)果Table 2 Molecular results of the tested varieties(lines)

(續(xù)表2 Continued table 2)

表3 等位基因變異的分布頻率Table 3 Distribution frequency of allelic variation

對PPO活性基因進(jìn)行統(tǒng)計分析后表明，位點共有2個等位變異，有56份材料攜帶有，頻率為 54.36%；36份材料為低 PPO 活性等位變異。位點有2個等位變異，攜帶有80 個材料，頻率為 77.67%；攜帶有18個材料，占到 19.46%。PPO-D1位點也有2個位點，攜帶占 59.22%， 58 份材料攜帶中高 PPO 活性等位變異，占40.77%。

攜帶高黃色素含量基因型組合//共有17個，占總數(shù)的16.5%；1093-13C和酒春7號2個品種攜帶低黃色素含量基因型組合//，占總數(shù)的 1.94%；其余為中間類型。PPO活性中，1095-16A和定豐12號2個材料攜帶高活性PPO基因型組合//，中梁24號等9個材料攜帶低活性PPO基因型組合//，其余為中間類型。說明甘肅省新育成小麥品種(系)黃色素含量和PPO活性的基因型組成以中間類型的居多。

3 討 論

3.1 1BL/1RS易位系的分布

Zhang等研究發(fā)現(xiàn)，1BL/1RS易位會影響面粉色澤，1RS對面粉黃度和面粉亮度有較大影響，對中國白鹽面條品質(zhì)的色澤負(fù)向效應(yīng)較大。本研究結(jié)果表明，甘肅省新育成小麥品種(系)中有35.92%為1BL/1RS易位系，與馬小樂研究結(jié)果中甘肅省小麥品種的1BL/1RS易位系分布頻率41.27 %相比，易位系頻率有所下降，說明在近年來小麥新品種培育工作加強(qiáng)了品質(zhì)育種。1BL/1RS易位系在小麥高產(chǎn)高抗育種中被廣泛利用，甘肅省天水地區(qū)銹病高發(fā)，天選系列和中梁系列為該地區(qū)主播小麥品種，1BL/1RS易位系所占比例較高，如天選49號、中梁42號等17個品種，所占比例達(dá)63.4%，說明該地區(qū)對面粉色澤的選擇性較低，抗銹是很重要的篩選指標(biāo)。有24份材料同時擴(kuò)增出和1BS產(chǎn)物，未來可以通過原位雜交等確定這些材料是其他易位系還是1B易位雜合品種。

3.2 其他面粉色澤相關(guān)基因的分布

饅頭、面條是甘肅地區(qū)人們的主食，鮮白的面條和饅頭外觀品質(zhì)仍舊是很多地區(qū)人們的要求。低黃色素含量、低PPO活性、非1BL/1RS易位系成為小麥品種色澤改良的重要育種目標(biāo)。 本研究中，位點上高黃色素含量相關(guān)基因頻率較高，達(dá)90%以上，這與楊芳萍的研究結(jié)果一致；胡鳳靈等及張立平等研究表明，控制高黃色素含量的基因型組合為//，控制低黃色素含量的基因型組合為//，本研究中該組合的頻率分別為16.50%和 1.94%，黃色素含量為中間型的材料較多，這與楊芳萍、周渭皓等研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果也表明，甘肅省新育成品種(系)對于加工黃堿面條等對面粉黃度要求高的食品有利，對于加工面條和饅頭等傳統(tǒng)面食品還需要進(jìn)一步改良面粉的白度。