谷蛋白亚基含量对小麦面筋强度的影响及其调控机制研究

面筋强度是影响小麦加工品质最重要的因素，谷蛋白亚基等位变异及含量与面筋强度密切相关，但以往的研究由于试验材料遗传背景不同，位点间互作导致结果差异较大。谷蛋白亚基含量的基因调控机制仍无研究报道。为此，本研究利用蛋白质含量相同，谷蛋白位点Gul-A1、Gul-B1、Gul-D1、Gul-A3和Glu-B3亚基组成相同，但谷蛋白亚基含量和面筋强度不同的两个小麦品种构建了重组自交系群体（RIL，陕优225/小偃54），通过两年两试点田间试验，以和面仪参数为指标，研究谷蛋白亚基含量、基于含量的亚基间互作对面筋强度的影响。同时建立该群体的SSR分子标记连锁图谱，定位谷蛋白亚基含量的QTL位点和Glu-1位点谷蛋白基因的eQTL位点，结合遗传图谱信息和谷蛋白基因位点信息，解析谷蛋白亚基含量的基因调控机制。

面筋质量是影响小麦加工品质最重要的因素，本课题旨在深入研究小麦谷蛋白的质量变异与面筋质量的关系、发现谷蛋白含量的基因调控位点、创制新材料，为品质改良提供理论依据、方法和基础材料。.本课题主要内容及结论。（1）通过宁麦9号/扬麦158重组自交系，检测到20个与谷蛋白组分含量相关的QTL位点。其中在1A染色体上的WMC93和CFA2129标记间发现控制Glu-Ax亚基含量、高分子量谷蛋白亚基总量（HMW）和高低分子量麦谷蛋白亚基含量比（HMW/LMW）的QTL位点，分别可解释表型变异的17.3%、31.9%和27.1%；BARC162和WMC429标记间发现控制Glu-Bx亚基含量和Glu-B1亚基总量的QTL位点，分别可解释表型变异的9.3%和10.6%。（2）该重组自交系群体内，谷蛋白组分含量间存在显著地互作及相关性。蛋白质含量与面筋质量无显著相关性，但不溶性谷蛋白聚合体含量（UPP）与面筋强度密切相关（P<0.01）。HMW和Ax含量与不溶性谷蛋白大聚体百分含量（%UPP）呈显著正相关（P<0.05），LMW和Ax含量与UPP呈极显著正相关（P<0.01）。谷蛋白与醇溶蛋白含量的比（GLU/GLI）与面筋强度和耐揉性密切相关。（3）建立了高通量的谷蛋白质量分析方法，并在育成品种或高代品系中加以验证。结果同样显示UPP和%UPP是决定面筋强度的关键，这一结论及方法体系在优质小麦选育中具有较好的应用前景。（4）利用高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）编码位点缺失的材料表明，位点缺失显著影响了UPP和%UPP，改变了面筋强度和延展性。其中HMW-GS组成分别为（2*/17+0/2+12）和（2*/17+0/5+0）的2个品系，面筋强度适中，延展性突出，馒头加工品质优良。结合蛋白质含量选择和HMW-GS敲除可能是提高特殊食品加工品质的新途径。（5）通过EMS化学诱变，获得了宁麦9号的Ax、Dx、Bx、By、Dy单亚基缺失系。缺失系的%UPP和GLU/GLI均不同程度降低，面筋质量亦显著降低，以Bx的效应最大。这套缺失系是开展小麦谷蛋白亚基功能和进行优良新品种选育的重要资源。形成了一套HWM-GS鉴定样本快速制备方法。（6）利用亚基缺失系，获得了一份新品系，其和面仪形成时间和8分钟带宽分别仅为0.8 min和2.44%，衰减度达-7.26%/min，弱筋品质优于宁麦9号。