冬小麥醇溶蛋白圖譜與田間生物性狀的相關(guān)性研究

張玉鳳 劉自成 周鋒

摘要：以冬小麥新品系隴育0914的126個株行系為試驗材料，進行田間生物性狀鑒定，再用聚丙烯酰胺電泳凝膠（A-PAGE）技術(shù)對隴育0914醇溶蛋白進行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，醇溶蛋白A-PAGE圖譜的變異與田間生物性狀的穗色、株高和蠟質(zhì)層有關(guān)，而田間生物性狀的葉耳色、護穎、穎肩和穎嘴的變異在圖譜上并沒有明顯變化。

關(guān)鍵詞：冬小麥;醇溶蛋白;A-PAGE;生物性狀

中圖分類號：S512.1? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：1001-1463（2020）09-0027-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2020.09.008

Abstract：In this study， 126 lines of the new winter wheat strains of 0914 were used as experimental materials for field biological characteristics identification， and then polyacrylamide electrophoresis gel （A-PAGE） was used for analysis of 0914 gliadin. The results showed that the anomaly of the electrophoretogram by A-PAGE is connected with the color of ear， plant height and wax coat observed by the identification of the biological character， however， the anomaly of the electrophoretogram has been found no correlation with the color of auricle， empty glume， glume shoulder and mouth of glume.

Key words：Winter wheat;Prolamin;A-PAGE;Biological character

小麥醇溶蛋白是小麥種子中的主要貯藏蛋白之一，約占小麥胚乳貯藏蛋白總量的50%～60%[1 ]，為單肽鏈，分子量較小，通過分子內(nèi)二硫鍵、氫鍵和疏水作用形成球狀結(jié)構(gòu)，無分子間二硫鍵，它賦予面筋延展性[2 ]。高分子量麥谷蛋白決定著面團的彈性和強度，醇溶蛋白的組成和含量決定面團的黏著性和延伸性[3 - 4 ]。國內(nèi)外許多學者對大麥和小麥的醇溶蛋白進行了遺傳表達和品種鑒定研究，認為醇溶蛋白作為一種種子貯藏蛋白，其變異幾乎不受環(huán)境的影響，是由遺傳因素決定的，因而醇溶蛋白的聚丙烯酰胺凝膠電泳圖譜可作為品種的生化指紋，用于鑒定品種的真實性和純度，用種子醇溶蛋白電泳技術(shù)區(qū)分和鑒定小麥品種已經(jīng)被很多國家和地區(qū)接受[5 - 8 ]。小麥醇溶蛋白有數(shù)十條電泳帶紋，可劃分為α、β、γ、ω區(qū)[9 ]。酸性聚丙烯酰胺凝膠電泳（Acid polyacrylamide gel electrophoresis， A-PAGE）是目前國際上繪制小麥醇溶蛋白“指紋圖譜”的常用方法[10 ]，具有分辨率高，重復(fù)性強等特點。

我們采用觀測田間生物性狀和實驗室酸性聚丙烯酰胺電泳凝膠法（Acid polyacrylamide gel electrophoresis，A-PAGE）對冬小麥0914的126個株行系進行了對比，以期找到更快更準確的純度檢驗方法，為小麥品種的純度檢驗提供依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?材料

1.1.1? ? 供試材料? ? 指示冬小麥材料為隴東學院培育的高代穩(wěn)定品系隴育0914，試驗以在隴東學院冬小麥試驗農(nóng)場播種的126個隴育0914的株行系作為試驗材料。試驗行長2 m，行距0.2 m。2018年9月播種，2019年在每個生育階段對各性狀進行田間檢驗，成熟時從每個株行系中選取1～2株作為試驗材料進行室內(nèi)A-PAGE鑒定。

1.1.2? ? 儀器? ? 電泳儀、搖床、離心機。

1.1.3? ? 試劑? ? 凝膠緩沖溶液：冰醋酸、甘氨酸。凝膠溶液：丙烯酰胺、N-N甲叉雙丙烯酰胺、尿素、抗壞血酸、硫酸亞鐵。H2O2溶液：30%的H2O2溶液。電極緩沖液：冰醋酸、甘氨酸。染色液：10%三氯乙酸、考馬斯亮藍R250。

1.2? ?試驗方法

1.2.1? ? 蛋白提取? ? 每株材料取單粒種子磨成粉末狀待用。將獲得的單粒樣品置于1.5 mL離心管中，加入1.0 mL蛋白提取液，置于37 ℃的搖床中震蕩1 h。

1.2.2? ? 樣品離心? ? 將樣品置于 4 ℃、1.2 萬 rpm 的離心機中離心15 min，取上清液。

1.2.3? ? 樣品獲取? ? 取 60 μL 相同濃度的樣品按質(zhì)量比4∶1加入樣品緩沖液。將樣品充分渦旋混勻并煮沸 3～5 min 待用。

1.2.4? ? PAGE 凝膠電泳? ? 十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳采用不連續(xù)垂直凝膠電泳，凝膠厚度1 mm，濃縮膠濃度 5%，分離膠濃度 12.5%。組裝凝膠模具，按說明書組裝好灌膠模具，封底時加入混合均勻的7 mL凝膠溶液和1滴0.6% H2O2的混合液，等待10 min后再加入混合均勻的8 mL凝膠溶液和1滴0.6% H2O2的混合液，插入樣品梳，10 min后完全聚合。每個樣品上樣量為10 μL。加入電極緩沖液，恒壓500V恒溫10～15 ℃，電泳時間為甲基綠前沿指示劑前一直底板所需時間的3倍。放置于染色液中過夜。在7%乙酸溶液中保存、拍照。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?田間生物性狀

在田間生物性狀鑒定的126個株行系中，葉耳顏色變異的有2種，其中紅色26個株行系，占20.63%;白色100個株行系，占79.37%。護穎形狀變異的有4種，其中長圓形19個株行系，占15.08%;長方形2個株行系，占1.59%;橢圓形98個株行系，占77.78%;卵圓形7個株行系，占5.56%。穎肩形狀變異的有4種，方肩17個株行系，占13.49%;丘肩有4個株行系，占3.17%;無肩有35個株行系，占27.78%;斜肩有70個株行系，占55.56%。穎尖形狀的變異有4種，鈍形有13個株行系，占10.32%;鳥喙形有6個株行系，占3.96%;銳形有107個株行系，占84.92%。有蠟質(zhì)層的有118個株行系，占93.65%;無蠟質(zhì)層有8個株行系，占6.36%。將株高高于或低于平均值10 cm以上的植株定義為變異株行系，平均值為103.12 cm，株高偏低的有2個株行系，占1.58%。穗色變異的有3種，紅色4個株行系，占17%;黃色113個株行系，占89.68%;綠色9個株行系，占7.14%。

2.2? ?生物性狀和電泳結(jié)果比較

比較田間生物性狀鑒定與醇溶蛋白A-PAGE電泳結(jié)果，發(fā)現(xiàn)田間生物性狀鑒定中出現(xiàn)性狀變異的小麥在電泳過程中有很大的概率會產(chǎn)生不一樣的圖譜。第8、10、105、107株行系田間生物性狀檢測無變異（表1）;醇溶蛋白A-PAGE電泳的圖譜如圖1所示，從左到右第1、3、4、6分別為第8、10、105、107株行系的圖譜顯示沒有變異。表1中的第9、106株行系的田間生物性狀檢測的株高、抽穗期的穗色及蠟質(zhì)層發(fā)生變異;圖1中的第2、5分別為9、106株行系的小麥圖譜，其性狀顯示株高偏低、穗色為綠色，其圖譜也與田間觀察未變異小麥的圖譜有所不同，它們的圖譜異常是由于穗色和株高的變異造成的。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，肉眼觀察的小麥變異率與電泳圖譜間的變異率較為接近，因此在醇溶蛋白A-PAGE圖譜的變異研究中，穗色、株高和蠟質(zhì)層變異則小麥的圖譜也會有明顯不同，具有高度的相關(guān)性。尤其是株高和穗色。只要穗色、株高或蠟質(zhì)層中任何一項發(fā)生變異，其醇溶蛋白A-PAGE圖譜便會發(fā)生變異。

田間生物性狀檢測小麥的葉耳色、護穎、穎肩和穎嘴的變異在圖譜上并沒有明確顯示，如第72～78行（表2、圖2）。第72、74行的葉耳顏色有變化，而圖譜沒有異常。

3? ?結(jié)論與討論

通過生物性狀和凝膠電泳純度鑒定發(fā)現(xiàn)，小麥的株高、抽穗期的穗色及蠟質(zhì)層的有無可引起電泳圖譜發(fā)生變化，而作為小麥品種純度鑒定重要生物性狀的葉耳的顏色的變異在電泳圖譜中沒有顯示出來，因此小麥的株高、抽穗期的穗色及蠟質(zhì)層的有無可以作為品種純度鑒定的生物性狀[11 - 12 ]，而葉耳的性狀變異不會反映在APAGE電泳圖譜中，這還有待進一步研究。

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（本文責編：鄭立龍）