小麥優(yōu)質(zhì)蛋白亞基與小麥品質(zhì)的研究進(jìn)展-在線瀏覽
2025-03-06 23:58本頁面
【正文】 步得到認(rèn)識(shí)，有關(guān)LMWGS 的研究越來越受到重視。HMW GS包含3個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)域：無重復(fù)的N末端區(qū)域(A)；包含81~104個(gè)殘基，重復(fù)的中心區(qū)域(B)；包含480~680個(gè)殘基。其中區(qū)域 A和C含有大量的帶電殘基和絕大多數(shù)甚至全部的半胱氨酸殘基，其中一部分用于形成分子間二硫鍵以穩(wěn)定高分子麥谷蛋白多聚體；區(qū)域B含有大量的谷氨酰胺(Gln)、脯氨酸 (Pro)、甘氨酸 (Gly)和較低含量的半胱氨酸(Cys)(0或1)，這個(gè)區(qū)域以重復(fù)的六肽PGQG作為主鏈，中間串插六肽(如 YYPTSP)和三肽(如P或QPG)。x型和y型亞基的主要區(qū)別在于區(qū)域A和B。β螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)面團(tuán)的彈性具有決定性的作用，無重復(fù)的區(qū)域A和 C是含有規(guī)則的α螺旋的球狀結(jié)構(gòu)[28]。張學(xué)勇等[27]分析認(rèn)為，中國小麥材料HMWGS在GluA1位點(diǎn)上主要是Null（%、%），1亞基在地方品種和育成品種中分別為 %、%，2*所占比例極少；在GluD1位點(diǎn)上，5+%%。因此選擇具有優(yōu)質(zhì)亞基組合，且谷蛋白亞基表達(dá)量高的類型，是有效改良面筋強(qiáng)度，進(jìn)一步提高優(yōu)質(zhì)新品種選育的有效途徑。典型的低分子量麥谷蛋白多肽結(jié)構(gòu)包括 4個(gè)部分：信號(hào)肽、N末端、重復(fù)序列區(qū)域和富含半胱氨酸的C末端，基因編碼序列一般長909~1167個(gè)堿基，均擁有一個(gè)單一的開放閱讀框架 (ORF)，無內(nèi)含子存在。LMWm基因編碼一個(gè)最典型的LMWGS多肽鏈結(jié)構(gòu)，起始序列是一高度保守的包括20個(gè)氨基酸的信號(hào)肽，其后是13個(gè)氨基酸的末端保守區(qū)，接著是富含谷酰胺的N末端重復(fù)區(qū)(70～186 AA)和C末端區(qū)，后者又可分為 3個(gè)清晰的亞區(qū)即半胱氨酸富集區(qū)、谷酰胺富集區(qū)和最終保守區(qū)。LMWGS與HMWGS通過分子間二硫鍵共同影響面粉的品質(zhì)，并且 HMWGS與 LMWGS對(duì)小麥品質(zhì)的影響具有累加效應(yīng)和互作效應(yīng)[28]。Brites研究[22]Glu2B3位點(diǎn)編碼的谷蛋白對(duì)品質(zhì)貢獻(xiàn)大小發(fā)現(xiàn),由 Glu2B3c和 Glu2B3j編碼的低分子量谷蛋白對(duì)品質(zhì)貢獻(xiàn)較大,其次為GluB3a、GluB3k和 GluB3b。朱金寶等研究表明，高分子量谷蛋白亞基與低分子量谷蛋白亞基B型(LMWGSB)占谷蛋白的比例與沉淀值呈正相關(guān)，而低分子量谷蛋白亞基 C型 (LMWGSC)與沉降值呈顯著負(fù)相關(guān)，籽粒蛋白質(zhì)含量的高低主要通過高分子量谷蛋白亞基和低分子量谷蛋白亞基 C型比例的變化而影響品質(zhì)。zquez等研究表明，就面包小麥的沉降值而言，GluA3位點(diǎn)等位基因的變異對(duì)面筋強(qiáng)度沒有顯著影響，而GluB3位點(diǎn)等位基因的變異對(duì)面筋強(qiáng)度具有顯著影響[21]。目前進(jìn)行LMWGS新基因的發(fā)掘，最終使LMWGS很好的應(yīng)用于小麥育種。其中麥谷蛋白亞基組成及其含量對(duì)面粉的影響成為研究的趨勢(shì)，麥谷蛋白含有20多種亞基，麥谷蛋白所含壓機(jī)的種類和含量，均與面筋的品質(zhì)有關(guān)，并直接決定著面制食品制作的品質(zhì)。麥谷蛋白聚合體分子量的大小又與麥谷蛋白的解性有關(guān)，因此根據(jù)麥谷蛋白在十二烷基硫酸鈉DS）中的溶解性可分為SDS可溶（GMP）與SDS不溶（SGP）麥谷蛋白聚合體，兩者相對(duì)比例的大小也可反映其麥谷蛋白分子量大小的分布進(jìn)而決定面筋強(qiáng)度和品質(zhì)。優(yōu)良的小麥品種，其較大分子量的GMP的比例高品質(zhì)差劣的。對(duì)于SGP的研究發(fā)現(xiàn)，含較多、大分子量的SGP的小麥品種的面團(tuán)特性強(qiáng)于含量少的。大量研究發(fā)現(xiàn)麥谷蛋白在還原狀態(tài)下，根據(jù)在SPAGE 中遷移率的不同其亞基又分為高分子量蛋白亞基（HMWGS）和低分子量谷蛋白亞基MWGS）兩類，它們的含量和組成不同會(huì)使麥谷白聚合體的含量和分子量改變，從而影響面筋蛋白特性，進(jìn)而影響面團(tuán)的品質(zhì)。研究證明，小麥醇溶蛋白等位變異與品質(zhì)性狀相關(guān)顯著，并已鑒定出一些與優(yōu)質(zhì)有關(guān)的蛋白帶或等位基因。此外，一些微效位點(diǎn)的等位基因?qū)ζ焚|(zhì)也有較大的影響，如在法國小麥中發(fā)現(xiàn)的GliA6c。、α7α7α8β6β6γ4γ5ω1ω13. ω1ωωω3ω37與小麥面筋彈性、膨脹性、黏性及延展性呈正相關(guān)關(guān)系；、。張平平等[14]的研究顯示，醇溶蛋白總量及ω、α/β和γ(γγγ3)各組分含量及比例在基因型間和環(huán)境間存在顯著差異。1BL/1RS易位顯著改變小麥醇溶蛋白組分含量和比例，易位系的ω型醇溶蛋白含量顯著高于非易位系，%~%，而γ型醇溶蛋白顯著低于非易位系α/β型醇溶蛋白在易位和非易位系中的含量差異不顯著。在易位系中，ω、γ1 和γ型醇溶蛋白總量與沉降值呈顯著正相關(guān)，醇溶蛋白總量、γ2和γ型醇溶蛋白與形成時(shí)間呈顯著正相關(guān)，ω和γ型醇溶蛋白含量與延伸性呈顯著負(fù)相關(guān)。因此，弄清醇溶蛋白的遺傳特點(diǎn)對(duì)小麥品質(zhì)改良具有重要意義。絕大多數(shù)組分受單基因控制，Baker和Bushuk 的研究則表明，約有一半的醇溶蛋白受兩個(gè)基因控制。因此，在小麥品質(zhì)改良中，兼顧豐產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)始終是優(yōu)質(zhì)小麥育種的重要目標(biāo)。現(xiàn)階段北方麥區(qū)品質(zhì)育種的主攻對(duì)象是選育高蛋白強(qiáng)筋型面包小麥品種，南方重點(diǎn)選育優(yōu)質(zhì)弱筋小麥品種。小麥育種過程中緊密結(jié)合品質(zhì)檢測(cè)，可以有效選擇品質(zhì)性狀優(yōu)良的單株或株系，加速育種進(jìn)程。早代宜采用近紅外光譜分析儀 (NIR/NIT) 快速測(cè)定籽粒硬度、蛋白質(zhì)含量和沉淀值，以及應(yīng)用生化標(biāo)記和分子標(biāo)記對(duì)籽?；蛎缙谌~片進(jìn)行谷蛋白亞基的識(shí)別,以后世代跟蹤。參加區(qū)域試驗(yàn)及準(zhǔn)備審定的品系應(yīng)盡量細(xì)致的評(píng)價(jià)，取得比較全面的信息。小麥品種在不同地區(qū)、不同批量和不同年份種植，品質(zhì)差異較大；研究和了解環(huán)境條件對(duì)小麥籽粒品質(zhì)的影響，有利于各類優(yōu)質(zhì)小麥的品質(zhì)區(qū)劃和優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效栽培措施的制定，達(dá)到優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)并重的目的。李世平等[30]認(rèn)為，要?jiǎng)?chuàng)造蛋白質(zhì)含量較高的種質(zhì)材料，可采用輪回選擇法，在蛋白質(zhì)基因源差異較大的材料間進(jìn)行互交重組，形成新的群體，再從群體中進(jìn)行鑒定和選擇優(yōu)異系進(jìn)行互交重組，形成新的輪回中期，如此多次輪選，可以打破不利基因連鎖，增加能提高籽粒蛋白質(zhì)含量的有利基因的重組機(jī)會(huì)。采用回復(fù)飽和雜交法和階梯式雜交法，改良一些籽粒高蛋
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