小麦地方品种高分子量谷蛋白亚基多样性分析

15.2–17.7
16.2
西南冬麦区 SWWR (VI)
9
200–2400 1300
1000

16–18
17.0
华南冬麦区 SCWWR (VII)
6
100–500
300
1000–2400
1700
16–24
20.0
新疆冬春麦区 XWSWR (VIII)
5
575–1000
787.5
100–500
300
URL: /kcms/detail/11.1809.S.20120511.1814.029.html
1206
作物学报
第 38 卷
地方品种的遗传多样性研究已引起广泛关注。 Harlan[9]和庄巧生[10]认为地方品种经历长期的自然 选择, 具备了对当地自然环境和生产条件的最佳适 应 性 及 与 之 相 对 应 的 生 产 潜 力 ; Hirano 等 [11]利 用 AFLP 标记比较了巴基斯坦小麦地方品种与大面积 培育品种, 发现两者具有明显不同的遗传基础; Nakamura[12]分析了 174 份日本小麦地方品种的高分 子量谷蛋白(high-molecular-weight glutenin subunit, HMW-GS)组成, 发现 日 本地方 品种 与培育 品种 遗
相关。但关于我国小麦地方品种多样性的地区分布 特征与环境相关性研究还未见报道。本研究采用十 二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方 法, 分析了我国 76 份代表性小麦地方种质, 旨在 阐明地方品种内和品种间变异特点及多样性分布 规律, 为小麦地方品种资源的保护和有效利用提 供有用信息。
50–600
325
5–10
7.5
北方冬麦区 NCPWWR (III)
7
10–1600
805
400–600
500
7–11
9.0
黄淮冬麦区 YHRVFWWR (IV)
19
200
200
500–900
700
9–15
12.0
长江中下游冬麦区 MLYVWWR (V) 15
2–341
171.5
772.3–1483.8 1128.1
—
—
青藏冬春麦区 QTPWSWR (IX)
3
2600–4100 3350
42–770
406
2.6–8.6
5.6
环境参数来自庄巧生[10]。 Environmental parameters are collected from the literature by Zhuang [10]. ENESWR: Northeastern Spring Wheat Region; NWSWR: Northwestern Spring Wheat Region; NCPWWR: Northern China Plain Winter Wheat Region; YHRVFWWR: Yellow & Huai River Valley Facultative Winter Wheat Region; MLYVWWR: Middle & Low Yangtze Valley Winter Wheat Region; SWWR: Southwestern Winter Wheat Region; SCWWR: Southern China Winter Wheat Region; XWSWR: Xinjiang Winter and Spring Wheat Region; QTPWSWR: Qinghai-Tibetan Plateau Winter and Spring Wheat Region.
Genetic Diversity of High-Molecular-Weight Glutenin Subunit Composition in Chinese Wheat Landraces
XU Xin1,2,**, LI Xiao-Jun1,3,**, ZHANG Ling-Li1,4, LI Xiu-Quan1, YANG Xin-Ming1, and LI Li-Hui1,*
(mm)
范围 Range 中值 Mid value
年平均气温
Mean annual temperature (℃)
范围 Range 中值 Mid value
东北春麦区 NESWR (I)
8
50–400
225
350–800
575
−3 to 7
2.0
西北春麦区 NWSWR (II)
4
1070–4500 2785
Abstract: The high-molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS) composition of 76 representative accessions of wheat landraces, collected from nine agro-ecological zones in China, were examined using sodium-dodecyl-sulphate polyacrylamide-gel electrophoresis (SDS-PAGE). The correlation between diversity indexes at Glu-1 locus and altitude, mean annual precipitation, or mean annual temperature was also analyzed. The results indicated that 19 accessions (25.0%) were heterogeneous for HMW glutenin subunit composition, and contained 2–4 HMW-GS compositions generally. At Glu-1 locus, a total of 14 different glutenin alleles were observed and the number of alleles at Glu-A1, Glu-B1, and Glu-D1 was 2, 7, and 5, respectively. Three novel alleles were identified, consisting of two alleles at Glu-B1 and one allele at Glu-D1 locus. The 14 alleles resulted in 16 different HMW subunit combinations, and the combination (null, 7+8, 2+12) was the major type with the frequency of 69.7%. The genetic diversity indexes for HMW glutenin subunits varied among agro-ecological zones, and were negatively correlated with mean annual precipitation and mean annual temperature. Environmental stress is speculated as an important factor for the differentiation of diversity in wheat landraces across regions. Keywords: Wheat landrace; HMW-GS; Diversity; Environmental factor
本研究由国家重点基础研究发展计划(973 计划)项目(200611B100201)资助。 * 通讯作者(Corresponding author): 李立会, E-mail: lilihui@, Tel: 010-62186670 ** 同等贡献(Contributed equally to this work) Received(收稿日期): 2011-11-24; Accepted(接受日期): 2012-02-23; Published online(网络出版日期): 2012-05-11.
摘 要: 采用 SDS-PAGE 方法, 对我国 9 个麦区的 76 份代表性地方品种的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成比较 分析, 并探讨其与环境因素(平均海拔、年平均降雨量和年平均温度)的相关性。结果表明, 25.0%的品种具有异质性, 分别包含 2~4 种不同 HMW-GS 组合; 在 Glu-1 位点共检测到 14 个等位变异, 其中 Glu-A1、Glu-B1 和 Glu-D1 等位变 异数分别为 2、7 和 5; 发现了 3 个新等位变异, 包括 Glu-B1 位点 2 个和 Glu-D1 位点 1 个。所有等位变异构成 16 种 不同的亚基组合类型, 以(N, 7+8, 2+12)为主, 频率为 69.7%。在 Glu-1 位点上, 不同麦区遗传多样性分布存在一定的 不均衡性, 年平均降雨量和年平均温度与麦区多样性指数呈负相关。推测环境压力可能是地方品种多样性地区分化 的重要因素。 关键词: 小麦地方品种; 高分子量谷蛋白亚基; 多样性; 环境因素
1 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / National Key Facilities for Crop Gene Resources and Genetic Improvement, Beijing 100081, China; 2 Department of Life Sciences and Technology, Xinxiang University, Xinxiang 453003, China; 3 School of Life Science and Technology, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China; 4 College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
麦区 Wheat region
表 1 供试材料及麦区环境参数
Table 1 Materials and description in different wheat regions
海拔
份数
Altitude
No. of
(m)
accessions 范围 Range 中值 Mid value
年平均降雨量 Mean annual precipitation
传变异极为相似; Liu 等[13]和 Gregová 等[5]均发现小
麦地方品种存在新的等位基因变异。也有学者对小 麦地方品种的醇溶蛋白[14]、高分子量谷蛋白[5,13]和 白粉病抗性[15]进行了遗传特性研究, 发现地方品种 是由多个基因型组成的一个混合群体。
研究表明, 水稻[16]、大麦[17]、二粒小麦[18]和扁 豆[19]等作物的遗传多样性分布与其环境参数密切
作物栽培从地方品种到现代品种的演化过程中, 由于持续的人为选择使培育品种的基因多样性不断 下降[1-3]。而多样性的降低增加了作物在逆境条件下 的遗传脆弱性, 从而易受病害侵袭[4]。地方品种被认
为携带大量有益基因, 是现代品种高产、优质、抗 逆育种的丰富基因源[5-7]。目前, 我国保存的小麦地 方品种达 13 900 份以上, 且与国外品种相比, 具有 早熟、多花多粒和种植历史悠久等特点[8]。
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(7): 1205−1211 ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9
/zwxb/ E-mail: xbzw@
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.01205
1 材料与方法
1.1 试验材料 在我国不同麦区, 选择年种植面积超过 66.7 万
公顷的主栽小麦地方品种或重要亲本 76 份[10](表 1), 于 2004—2005 年度种植在中国农业科学院作物科 学研究所昌平实验站。5 行区, 行长 2 m, 行距 0.3 m, 每小区点播 150 粒。观察每个品种单株间形态学性 状, 剔除混杂个体, 成熟后分单株收获。
小麦地方品种高分子量谷蛋白亚基多样性分析
徐 鑫 1,2,** 李小军 1,3,** 张玲丽 1,4 李秀全 1 杨欣明 1 李立会 1,*
1 中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程, 北京 100081; 2 新乡学院生命科学与技术系, 河 南新乡 453003; 3 河南科技学院生命学院, 河南新乡 453003; 4 西北农林科技大学农学院, 陕西杨凌 712100