黄淮麦区41 个小麦品种（系）品质相关基因的分子检测

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.02.003

摘要/Abstract

摘要： 为明确我国黄淮麦区41个小麦品种（系）中品质基因的分布和频率，利用23个分子标记对面筋强度、淀粉特性、面粉色泽及籽粒硬度等品质性状相关基因进行检测。结果表明，面筋强度相关基因Ax2*、Dx5+Dy10、Dx2+Dy12 频率分别为7.32%、43.90%、56.10%；Wx（Waxy）-B1 蛋白亚基基因Wx-B1b只在1份材料中出现；低黄色素含量相关基因Psy-A1b、Psy-B1b、Zds-A1a频率分别为39.02%、43.90%、51.22%，高黄色素含量相关基因Psy-A1a、Psy-B1a、Psy-B1c、Zds-A1b频率分别为60.98%、39.03%、17.07%、48.78%，Zds-D1位点均为Zds-D1b类型；低多酚氧化酶（Ppo）活性相关基因Ppo-A1b、Ppo-D1a频率分别为51.22%、60.98%；脂肪氧化酶（Lox）活性相关基因Lox-B1a、Lox-B1b频率分别为14.63%、85.37%；籽粒硬度基因（Puroindoline，Pin）的6 种基因型（频率）分别为Pina-D1a（80.48%）、Pina-D1b（19.52%）、Pinb-D1a（26.83%）、Pinb-D1b（73.17%）、Pinb-2v2（34.15%）和Pinb-2v3（65.85%）。共检测出14个品质相关优质基因和16个优质基因组合，Ax2*/Dy10+Dx5 和Dy10+Dx5/Wx-B1b优质亚基基因组合分别出现在陕垦10号和郑麦366中；在所有品种中，郑0856、郑1325、郑9188、郑9062-5、郑9062-9、新麦28和西农979七个品种（系）中同时存在4个低黄色素相关优质基因，占比17.07%。

关键词: 小麦, 黄淮麦区, 品质相关基因, 优质基因组合, 分子标记, 面筋强度, 淀粉特性, 面粉色泽, 籽粒硬度

Abstract: In order to clarify the distribution and frequency of quality related genes of 41 wheat varieties（lines） in Huang‑Huai wheat region of China，23 molecular markers were used to detect the genes related to quality traits such as gluten strength，starch properties，flour color and grain hardness.The results showed that the frequencies of Ax2*，Dx5 + Dy10 and Dx2 + Dy12 genes were 7.32%，43.90%and 56.10%.Wx-B1b was only found in one variety.The frequencies of low yellow pigment content related genes，Psy-A1b，Psy-B1b and Zds-A1a，were 39.02%，43.90% and 51.22%，while the frequencies of high yellow pigment content related genes，Psy-A1a，Psy-B1a，Psy-B1c and Zds-A1b，were 60.98%，39.03%，17.07% and 48. 78%，respectively. The Zds‑D1 locus was all Zds-D1b type.The frequencies of low polyphenol oxidase activity related genes Ppo-A1b and Ppo-D1a were 51.22% and 60.98%. The frequencies of lipoxygenase genes Lox-B1a and Lox-B1b were 14.63% and 85.37%.The six genotypes（frequencies）related to grain hardness were Pina-D1a（80. 48%），Pina-D1b（19.52%），Pinb-D1a（26.83%），Pinb-D1b（73.17%），Pinb-2v2（34.15%） and Pinb-2v3（65.85%）.Inthis experiment，14 excellent genes related to quality and 16 excellent gene combinations were detected，in which Ax2*/Dy10+Dx5 and Dy10+Dx5/Wx-B1b appeared in Shaanken No. 10 and Zhengmai 366 respectively；Seven varieties（lines）had all the 4 low yellow pigment related genes，which were Zhengmai 0856，Zhengmai 1325，Zhengmai 9188，Zhengmai 9062‑5，Zhengmai 9062‑9，Xinmai 28 and Xinong 979，accounting for 17.07%.

Key words: Wheat, Huang?Huai wheat region, Quality related genes, Excellent gene combination, Molecular marker, Gluten strength, Starch properties, Flour color, Grain hardness

中图分类号:

S512

李春鑫, 赵明忠, 韩留鹏, 高崇, 李正玲, 王艳, 昝香存, 胡琳. 黄淮麦区41 个小麦品种（系）品质相关基因的分子检测[J]. 河南农业科学, 2022, 51(2): 18-27.

LI Chunxin, ZHAO Mingzhong, HAN Liupeng, GAO Chong, LI Zhengling, WANG Yan, ZAN Xiangcun, HU Lin. Molecular Detection of Quality Related Genes of 41 Wheat Varieties（Lines）in Huang‑Huai Wheat Region[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2022, 51(2): 18-27.

参考文献

［1］杨金，张艳，何中虎，等. 小麦品质性状与面包和面条品质关系分析［J］.作物学报，2004，30（8）：739‑744.
YANG J，ZHANG Y，HE Z H，et al.Association between wheat quality traits and performance of pan bread and dry
white Chinese noodle［J］.Acta Agronomica Sinica，2004，30（8）：739‑744.
［2］DHAKA V，KHATKAR B S.Effects of gliadin/glutenin and HMW‑GS/LMW‑GS ratio on dough rheological properties and bread‑making potential of wheat varieties［J］.Journal of Food Quality，2015，38（2）：71‑82.
［3］ZHANG D L，HE T T，LIANG H H，et al.Flour quality and related molecular characterization of high molecular weight gluten in subunit genes from wild emmer wheat accession TD‑256［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2016，64（24）：5128‑5136.
［4］MOLOI M J，VAN BILJON A，LABUSCHAGNE M T.Effect of quantity of HMW‑GS 1Ax1，1Bx13，1By16，1Dx5 and 1Dy10 on baking quality in different genetic backgrounds and environments［J］.LWT‑Food Science and Technology，2017，78：160‑164.
［5］陈东升，KIRIBUCHI‑OTOBE C，徐兆华，等.Waxy 蛋白缺失对小麦淀粉特性和中国鲜面条品质的影响［J］.中国农业科学，2005，38（5）：865‑873.
CHEN D S，KIRIBUCHI‑OTOBE C，XU Z H，et al.Effect of Wx-A1，Wx-B1 and Wx-D1 protein on starch properties
and Chinese fresh noodle quality［J］.Scientia Agricultura Sinica，2005，38（5）：865‑873.
［6］周淼平，任丽娟，蔡士宾，等.小麦糯质基因的分子标记辅助选择［J］.麦类作物学报，2006，26（5）：10‑15.
ZHOU M P，REN L J，CAI S B，et al.Molecular marker aided selection of Wx genes in wheat［J］.Journal of Triticeae Crops，2006，26（5）：10‑15.
［7］IRVINE G N，ANDERSON J A.Variation in principal quality factors of durum wheat with a quality prediction test for wheat or semolina［J］.Cereal Chemistry，1953，30：334‑342.
［8］朱长甫，陈星，王英典.植物类胡萝卜素生物合成及其相关基因在基因工程中的应用［J］.植物生理与分子生物学学报，2004，30（6）：609‑618.
ZHU C P，CHEN X，WANG Y D.Carotenoid biosynthesis in plants and application of its relative genes in gene
engineering［J］.Physiology and Molecular Biology of Plants，2004，30（6）：609‑618.
［9］HE X Y，ZHANG Y L，HE Z H，et al.Characterization of phytoene synthase 1 gene（Psy1）located on common
wheat chromosome 7A and development of a functional marker［J］.Theoretical and Applied Genetics，2008，116（2）：213‑221.
［10］HE X Y，HE Z H，MA W，et al.Allelic variants of phytoene synthase 1（Psy1） genes in Chinese and CIMMYT wheat cultivars and development of functional markers for flour colour［J］.Molecular Breeding，2009，23：553‑563.
［11］DONG C H，MA Z Y，XIA X C，et al.Allelic variation at the TaZds-A1 locus on wheat chromosome 2A and development of a functional marker in common wheat［J］.Agric Sci China，2012，11（7）：1067‑1074.
［12］ZHANG C Y，DONG C H，HE X Y，et al.Allelic variation at the TaZds-D1 locus on wheat chromosome 2DL and their association with yellow pigment content［J］.Crop Sci，2011，51：1580‑1590.
［13］SUN D J，HE Z H，XIA X C，et al.A novel STS marker for polyphenol oxidase activity in bread wheat［J］.Molecular Breeding，2005，16：209‑218．
［14］HE X Y，HE Z H，ZHANG L P，et al.Allelic variation of polyphenol oxidase （PPO） genes located on chromosomes 2A and 2D and development of functional markers for the PPO genes in common wheat［J］.Theoretical Applied Genetics，2007，115：47‑58．
［15］HART G E，LANGSTON P J.Chromosomal location and evolution of isozyme structural genes in hexaploid whea［t J］.Heredity，1977，39（2）：263‑277.
［16］GENG H W，XIA X C，ZHANG L P，et al.Development of functional markers for a lipoxygenase gene TaLox-B1 on chromosome 4BS in common whea［t J］.Crop Science，2012，2（2）：568‑576．
［17］QAMAR Z U，BANSAL U K，DONG C M，et al.Detection of puroindoline（ Pina-D1 and Pinb-D1）allelic variation in wheat landraces［J］.Journal of Cereal Science，2014，60（3）：610‑616．
［18］姚金保，周淼平，马鸿翔，等.小麦籽粒硬度的遗传分析［J］.江苏农业学报，2018，34（4）：721‑725．
YAO J B，ZHOU M P，MA H X，et al.Genetic analysis of grain hardness in bread wheat（Triticum aestivum L. ）［J］.Jiangsu Journal of Agriculture Sciences，2018，34（4）：721‑725.
［19］CHEN F，DONG Z，CHENG X，et al.Advances in research of molecular genetics of puroindoline and its related genes in whea［t J］.Scientia Agricultura Sinica，2010，6：3‑10.
［20］CHEN F，ZHANG F，CHENG X，et al.Association of puroindoline b‑B2 variants with grain traits，yield components and flag leaf size in bread wheat（Triticum aestivum L.）cultivars of the Yellow and Huai Valleys of China［J］.Journal of Cereal Science，2010，52（2）：247‑253．
［21］LAGUDAH E S，APPELS R，MCNEIL D.The Nor-D3locus of Triticum tauschii：Natural variation and genetic linkage to markers in chromosome 5［J］.Genome，1991，34（3）：387‑395.
［22］LIU S，CHAO S，ANDERSON J A.New DNA markers for high molecular weight gluten in subunits in wheat［J］.Theor Appl Genet，2008，118（1）：177‑183.
［23］刘迎春，朱惠兰，程顺和，等.小麦Wx-A1和Wx-D1位点的PCR分子标记［J］.麦类作物学报，2005，25（1）：1‑5.
LIU Y C，ZHU H L，CHENG S H，et al.PCR‑based molecular marker for Wx-A1 and Wx-D1 gene of wheat［J］.Journal of Triticeae Crops，2005，25（1）：1‑5.
［24］SAITO M，VRINTEN P，ISHIKAWA G，et al.A novel codominant marker for selection of the null Wx-B1 allele in wheat breeding programs［J］.Molecular Breeding，2009，23：209‑217.
［25］ HRISTOV N，MLADENVO N，DJURIC V，et al.Genotype by environment interactions in wheat quality breeding programs in southeast Europe［J］.Euphytica，2010，174（3）：315‑324.
［26］董永梅，杨欣明，柴守诚，等.中国小麦代表性地方品种高分子量谷蛋白亚基组成分析［J］.麦类作物学报，2007，27（5）：820‑824.
DONG Y M，YANG X M，CHAI S C，et al.HMW‑GS composition in the representative wheat landraces from China［J］.Journal of Triticeae Crops，2007，27（5）：820‑824.
［27］郝浩楠.中国部分普通小麦核心种质HMW-GS的特点及其与若干品质性状的关联分析［D］.武汉：华中农业大学，2019.
HAO H N. The characteristics of HMW‑GS of some common wheat core germplasm in China and its correlation with several quality traits［D］.Wuhan：Huazhong Agricultural University，2019.
［28］李式昭，郑建敏，伍玲，等.四川小麦品种淀粉特性、多酚氧化酶活性和黄色素含量相关基因的分子标记鉴定［J］.分子植物育种，2015，13（5）：40‑51.
LI S Z，ZHENG J M，WU L，et al.Molecular marker identification for alleles of waxy protein，polyphenol oxidase activity and yellow pigment content in 105 Sichuan wheat cultivars［J］.Molecular Plant Breeding，2015，13（5）：40‑51.

［29］陈杰，白冬，宋佳静，等.小麦籽粒黄色素基因型鉴定及其与色差仪参数相关分析［J/OL］.分子植物育种，2020［2021‑06‑20］.http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20200502.0837.002.html.

CHEN J，BAI D，SONG J J，et al.Identification of yellow pigment genotypes in wheat grains and correlation analysis

with chromatic aberration parameters［J/OL］.Molecular Plant Breeding，2020［2021‑06‑20］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20200502.0837.002.html.
［30］相吉山，穆培源，桑伟，等.新疆小麦Psy-A1、Ppo-A1、Ppo-D1、TaLox-B1等位变异对面粉色泽的影响［J］.作物学报，2015，41（1）：72‑79.
XIANG J S，MU P Y，SANG W，et al.Effects of Psy-A1，Ppo-A1，Ppo-D1，and TaLox-B1 alleles on flour color of
Xinjiang wheat［J］.Acta Agronomica Sinica，2015，41（1）：72‑79.
［31］张钰玉，张晓科，蒋雷，等.陕西小麦黄色素含量基因TaZds-A1和TaZds-D1的组成与分布［J］.麦类作物学报，2013，33（6）：1144‑1148.
ZHANG Y Y，ZHANG X K，JIANG L，et al.Detection of genes TaZds-A1 and TaZds-D1for yellow pigment content and their distribution in Shanxi wheat cultivars and lines［J］.Journal of Triticeae Crops，2013，33（6）：1144‑1148.
［32］肖永贵，何心尧，刘建军，等.中国冬小麦品种中多酚氧化酶活性基因等位变异检测及其分布规律研究［J］.中国农业科学，2008，41（4）：954‑960.
XIAO Y G，HE X R，LIU J J，et al.Molecular identification and distribution of the polyphenol oxidase genes in Chinese winter wheat cultivars［J］.Scientia Agricultura Sinica，2008，41（4）：954‑960.
［33］杨子博，顾正中，周羊梅，等.黄淮麦区小麦品种PPO活性基因等位变异的检测及分布［J］.扬州大学学报，2016，37（3）：95‑100.
YANG Z B，GU Z Z，ZHOU Y M，et al.Molecular detection and distribution of polyphenol oxidase genes in wheat cutivars from Yellow‑Huai valley wheat region［J］.Journal of Yangzhou University，2016，37（3）：95‑100.
［34］杨芳萍，刘亚男，郭莹，等.甘肃小麦品种（系）面制品色泽相关基因的分布规律［J］.麦类作物学报，2015，35（8）：1091‑1097.
YANG F P，LIU Y N，GUO Y，et al.Distribution of genes related to the colour of flour and dough in wheat cultivars of Gansu Province［J］.Journal of Triticeae Crops，2015，35（8）：1091‑1097.
［35］张福彦，陈锋，程仲杰，等.小麦TaLox-B等位变异对脂肪氧化酶活性和面粉色泽的影响［J］.中国农业科学，2017，50（8）：1370‑1377.
ZHANG F Y，CHEN F，CHENG Z J，et al.Effects of TaLox-B alleles on lipoxygenase activity and flour color in wheats［J］.Scientia Agricultura Sinica，2017，50（8）：1370‑1377.
［36］刘红美，祝梓博，田秋珍，等.中国黄淮麦区小麦籽粒硬度Puroindoline基因等位变异检测［J］.分子植物育种，2016，14（10）：2700‑2715．
LIU H M，ZHU Z B，TIAN Q Z，et al.Detection of allelic variation of Puroindoline genes in collections of bread wheat from Yellow and Huai wheat region［J］.Molecular Plant Breeding，2016，14（10）：2700‑2715．
［37］胡文静，吴宏亚，董亚超，等.江苏省小麦品种（系）硬度基因分布特点解析［J］.扬州大学学报（农业与生命科学版），2020，41（6）：28‑33.
HU W J，WU H Y，DONG Y C，et al.Analysis on the distribution of allelic variation for grin hardness of wheat in Jiangsu Province［J］. Journal of Yangzhou University（Agricultural and Life Science Edition），2020，41（6）：28‑33.
［38］桑伟，刘鹏鹏，聂迎彬，等.Pins基因等位变异对磨粉品质和新疆拉面加工品质的影响［J］.麦类作物学报，2020，40（12）：1425‑1433.
SANG W，LIU P P，NIE Y B，et al.Influence of Pins gene on milling quality and Xingjiang hard‑stretched noodle processing quality［J］.Journal of Triticeae Crops，2020，40（12）：1425‑1433.
［39］杨梦晨，晏权，任明见，等.贵州省小麦品种（系）中与籽粒硬度相关基因的分子检测［J］.山地农业生物学报，2020，39（5）：57‑66.
YANG M C，YAN Q，REN M J，et al.Molecular detection of genes related to grain hardness in wheat cultivars（lines）in Guizhou［J］.Journal of Mountain Agriculture and Biology，2020，39（5）：57‑66.

[1]	徐春燕, 张倩, 王雅娴, 王红雨, 盛开, 王宜伦. 商品有机肥对砂质潮土理化性状、冬小麦产量及养分积累的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 56-64.
[2]	王俊美, 李亚红, 徐飞, 杨共强, 冯超红, 李好海, 宋玉立. 腥掷孢酵母17wy1 的分离、鉴定及对小麦白粉病防效初探[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 101-107.
[3]	连延浩, 杜飞波, 薛博, 王志强, 任永哲, 林同保, 李森. 垄作结合一次性施肥对冬小麦氮素利用及经济效益的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 56-65.
[4]	赵立尚, 王香生, 高楠楠, 韩鹏彬, 李杰, 任永哲, 林同保, 王志强, 连延浩. 2 种基因型小麦间作对籽粒灌浆特性及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 18-25.
[5]	李海泳, 李梦钰, 高闯, 许豪, 殷贵鸿, 董纯豪, 牛吉山, 李巧云. 小麦对Bipolaris sorokiniana黑胚病与苗期叶枯病抗性的相关性[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 96-104.
[6]	郝紫瑞, 贾玉库, 葛子菲, 毕新铜, 张剑, 谢迎新, 王晨阳, 马冬云. 不同黑小麦品种面粉及馒头品质分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 163-170.
[7]	张科谦, 程钢, 吴微, 宋向阳, 张子谦, 姚顺, 吴帅. 融合主被动遥感影像的冬小麦种植面积提取研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 160-171.
[8]	张强, 吴利民, 李朋燕, 赵娜, 户申奥, 陆宁海. 小麦茎基腐病拮抗菌发酵条件优化及稳定性评价[J]. 河南农业科学, 2023, 52(5): 121-129.
[9]	陈泽东, 师焕婷, 董殿琪, 王亚鑫, 王金凤, 虞波, 王鹏飞, 康国章. 不同小麦品种（系）耐低磷能力综合评价与代表性评价指标筛选[J]. 河南农业科学, 2023, 52(4): 21-30.
[10]	郭芳芳, 韩亚倩, 周苏玫, 杜西河, 宋淼, 张洁梅, 黄源, 胡乃月, 臧贺藏, 杨习文. 施氮量对小麦不同生育时期不同器官氮锌吸收、积累与分配的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(3): 12-25.
[11]	秦毛毛, 刘艳喜, 王雯斐, 常阳, 周正富, 雷振生, 吴政卿. 优质小麦品种郑麦119 品质及其稳定性分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(2): 21-30.
[12]	辛玉杰, 刘继红, 冯丹, 赵光华, 裴金花, 尹海燕, 王允, 王红旗, 刘冬梅, 曹成, 王俊艳, 郑嘉, 曹颖妮. 2017—2021 年河南省小麦区域试验品种（系）的品质性状分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(2): 31-37.
[13]	杨春霞, 张艳, 夏学智. 叶面喷施和滴灌条件下增施微肥对春小麦微量元素含量和产量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(2): 38-46.
[14]	戎亚思, 李国强, 张杰, 张建涛, 王猛, 郑国清, 冯伟. 基于AquaCrop 模型的河南省冬小麦灌溉制度优化研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(2): 151-161.
[15]	王沙沙, 黄绍敏, 宋晓, 张珂珂. 小麦氮素利用效率基因TaARE1-A 等位变异与产量相关性状之间的关系分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(12): 14-21.