携带尾状山羊草优质HMW-GS易位系的创制及其对面粉品质的影响机制解析

High-molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS) is a key factor affecting the wheat processing quality. However, only a few HMW-GS in wheat showed excellent quality. Previous studies have demonstrated that an amount of excellent HMW-GS presented in wheat relative species. In our previous study, two novel HMW-GS, designated as 1Cx1.1 and 1Cy9.1, have been cloned and characterized from wheat relative species Aegilops markgrafii. In vitro functional analysis indicated that 1Cx1.1 and 1Cy9.1 could improve dough quality significantly. In this work, the functional markers of 1Cx1.1 and 1Cy9.1 will be developed and translocation lines will be constructed using molecular marker assisted selection. Then the dough quality of translocation lines will also be analyzed. Furthermore, dynamic change of glutenin polymers and the dough structures will be analyzed to revel the mechanism of dough quality affected by 1Cx1.1 and 1Cy9.1. This work will provide intermediate materials and functional markers to improve wheat processing quality by using 1Cx1.1 and 1Cy9.1.

高分子量谷蛋白亚基（high-molecular-weight glutenin subunit；HMW-GS）是影响小麦品质的关键因素。然而，小麦中的优质HMW-GS较少，严重限制了小麦品质的改良。小麦近缘植物中含有大量的优质HMW-GS，但是这些优质亚基很少在在小麦育种中得到应用。本课题组从小麦近缘植物尾状山羊草（Aegilops markgrafii）中克隆了两个新的HMW-GS基因，命名为1Cx1.1和1Cy9.1，它们可显著提高面粉的品质，为优质HMW-GS。本研究拟在此基础上，开发1Cx1.1和1Cy9.1基因的功能标记，结合分子标记辅助选择，将1Cx1.1和1Cy9.1转移到小麦中，创制含有1Cx1.1和1Cy9.1的短片段易位系，分析1Cx1.1和1Cy9.1对面粉品质的影响及其分子机制，为利用1Cx1.1和1Cy9.1对小麦品质进行遗传改良奠定材料和理论基础。

小麦高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）是影响小麦加工品质的重要遗传因素，由于小麦遗传资源日趋狭窄，缺乏有利变异，造成小麦品质改良的瓶颈。小麦近缘植物含有大量的优异基因，且能够与小麦杂交并产生可育的后代，因此，应用小麦近缘种进行小麦的遗传改良是创制小麦优良品种的重要途径。尾状山羊草是小麦近缘植物之一，前期研究中我们发现尾状山羊草HMW-GS能够在体外提高面粉品质。为了利用尾状山羊草HMW-GS用于小麦品质改良，并加速尾状山羊草HMW-GS在小麦育种中的应用，我们首先开发了尾状山羊草HMW-GS编码基因的功能标记，随后，将尾状山羊草和中国春（ph1b）杂交，经多代回交结合分子标记辅助选择，我们获得了携带尾状山羊草HMW-GS的小麦-尾状山羊草短片段易位系。为利用尾状山羊草HMW-GS改良贵州的小麦品质，我们随后将该易位系和贵州的主推小麦品种贵农19杂交，经多代回交及分子标记辅助选择，并结合田间性状观察，获得了遗传背景为贵农19，并携带尾状山羊草HMW-GS的小麦品系。田间试验及品质分析的结果表明，我们获得的小麦新品系在产量方面与贵农19相比没有显著的下降，而蛋白质含量，面筋含量，以及面包品质均显著优于贵农19。因此，我们利用远缘杂交将尾状山羊草优异的HNW-GS转移到贵州省的主推小麦品种中，并开发了优异HMW-GS的功能标记，为今后小麦的品质改良奠定了材料基础。