仅表达Glu-D1位点人工合成小麦的加工品质参数和面筋蛋白含量的多环境变异研究

人工合成小麦对普通小麦的产量和品质的遗传改良具有重要意义。高分子量谷蛋白是小麦种子胚乳中最重要的贮藏蛋白之一，小麦背景中表达的高分子量谷蛋白亚基数目与加工品质参数以及面筋蛋白组分 (包括高、低分子量谷蛋白以及醇溶蛋白)的含量密切相关，通常情况下，合成小麦背景至少表达3个或以上的高分子量谷蛋白亚基，前人对合成小麦品质的研究往往也是在其表达的高分子量谷蛋白亚基为3个或以上的基础上进行的，但对于表达的高分子量谷蛋白亚基少于3个时，例如仅为2个时，其加工品质参数以及面筋蛋白含量在多环境下是如何变化的尚不清楚。

近期，四川农业大学麦类作物种质资源研究颜泽洪教授课题组完成的题为“Variations in the quality parameters and gluten proteins in synthetic hexaploid wheats solely expressing theGlu-D1locus”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture(《农业科学学报》(英文), JIA)2022年7期正式出版。

该研究回答了当合成小麦仅表达Glu-D1的两个高分子量谷蛋白亚基时， 其加工品质参数以及面筋蛋白含量在多环境条件下的变异情况。在3个环境下 (除Std7为2个环境外)，对7份只表达Glu-D1等位变异的人工合成小麦 (2n = 6x = 42，AABBDD, 本研究简称为SHWSD) 及弱筋小麦对照川农16 (CN16) 的面团强度和面筋蛋白含量[包括高分子量谷蛋白 (HMW-GS), 低分子量谷蛋白, (LMW-GS) 和醇溶蛋白]及其比例等主要品质参数进行了测定与比较。在不同环境下，SHWSD的Zeleny沉降值（ZSV）、面团形成时间 (DDT)、稳定时间(DST)和粉质质量指数 (FQN) 基本表现一致，分别为8.00-17.67 ml、0.57-1.50 min、0.73-1.80 min和9.50-27.00。SHWSD的ZSV、DDT、DST和FQN等品质参数均小于对照CN16，说明SHWSD的面团强度比对照CN16更弱。虽然SHWSD的面筋指数低于CN16，但在所有环境中，其干、湿面筋含量均与CN16接近或更高。SHWSD的籽粒 (12.81%-18.21%) 和面粉蛋白质含量 (14.20%-20.31%) 均高于CN16。与对照CN 16比较，SHWSD在高分子量谷蛋白基因表达减少的情况下，高分子量谷蛋白含量急剧下降，但LMW-GS、醇溶蛋白和总谷蛋白含量均同时增加。此外，SHWSD具有比对照CN 16更高的LMW-GS/谷蛋白和醇溶蛋白/谷蛋白比例，更低的HMW-GS/谷蛋白比例。这些结果为SHWSD在弱筋小麦育种中的应用提供了必要的信息。

四川农业大学小麦研究所麦类作物种质资源研究颜泽洪教授为该文章的通讯作者，代寿芬副教授为论文第一作者，该研究得到国家自然科学基金项目 (31771783和U1403185), 国家重点研发计划 (2016YFD0100502和2017YFD0100903) 和四川省科技厅项目 (2018HH0113和2018HH0130) 等的资助。