现代分析测试技术在小麦品质育种中的应用

２００６年第　４期　现代分析测试技术在小麦品质育种中的应用　刘媛媛，王瑞芳，张磊　＋　（河南省农业科学院小麦研究所，河南郑州４５０００２）　摘要：概述了分析仪器和测试技术在我国小麦品质育种中的具体应用，并阐述了小麦品质分析测　试技术的发展趋势。　。　关键词：小麦；测试技术；品质育种　中图分类号：￥５１２　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌＯＯ４—３２６８（２００６）０４５００５４—０３　传统的小麦育种方法是根据小麦的表现型（农　的不断提高，原有的育种老经验、老观点有很大的局　艺性状）进行选择，方法简单、直观，但育种周期长、　限性，很难适应新情况的变化。近年来，随着国家对　预见性差、工作量大、效率低。长期以来，育种工作　农业产业结构战略性调整，加快了优质小麦育种的　者在对亲本、单株、株系以至对品种生产示范的观察　步伐，尤其是先进仪器设备的普及应用和相关生物　和认识，都是定性描述较多，定量说明少；对所筛选　技术的｜目趋成熟、，给小麦育种提供了新的途径；１Ｊ　小麦　品种感性认识多，形成育种理论方法的少；依靠育种　品质分析仪器　蛋白质组分测试仪器、基因测序分析　家经验的多，靠先进仪器分析测试的少。以常规育　仪器、快速简便测试仪器的应用，使得小麦育种水平　种来说，从育种目标的制定、选配杂交组合开始，到　大大提高，针对性更强，育种效率事半功倍。现就一　小麦品系性状基本稳定进入群体鉴定试验一般需要　些科学仪器、分析测试技术在小麦品质育种中的具　５～７年，从群体鉴定试验到大面积生产推广也需要　体应用进行探讨，旨在为小麦品质育种工作提供参　３～４年；而且，随着育种目标的不断更新，育种水平　考。　√－　．　．．．　收稿日期：２００５—１０—１１　作者简介：刘嫒媛（１９６１一），女，河南淮阳人，副研究员，本科，主要从事小麦品质分析研究工作。　—ｒ’ｒＴＴＴ］『Ｉ］广Ｉ’广］广Ｉ］广　广　广　一ＴＴＴＴ＇ｒ＿Ｔ．’ｒ＿Ｔ．丫　『．’广　ｒ．１　’ｒ—ｒ　广ＴＴＴＴ１１广１　Ｔ］广］广］ｒ１厂　２）产量构成因素不同，对烟叶主要化学成分　若干限制厨子［　，中国烟草科学，１９９９（４）：１２－一１５，　的影响则不同。试验结果显示，处理７、处理８、处理　胡国松，杨林波，魏巍。等．海拔高度、品种和某些栽培　９和处理１０可使顶部烟叶主要化学成分较为协调。　措施对烤爝香吃味的影响［Ｊ］．中国烟草科学，２０００　而处理７和处理１２可使中部烟叶主要化学成分较　（３）：９—１３：．　为协调。由此可见，使顶部和中部烟叶主要化学成　孙福山，陈江华，刘建利，烟叶收购质量现状与改善等　分均较为协调的为处理７，表明处理７在协调顶部　级结构技术探讨［Ｊ］．中国烟草科学，２００２（２）：２９—３３，　左天觉．烟草的生产、生理和生物化学［Ｍ］，上海：远东　叶主要化学成分较好的同时，没有对中部叶造成不　出版社，１９９３．４５０—５１０．　良影响。因此，打顶当天喷施浓度为２０　ｍｇ／ｋｇ赤　李跃武。，陈朝阳，江豪，等．烤烟品种云烟８５烟叶的成　霉素，不仅可协调顶部和中部烟叶主要化学成分，而　熟度Ｉ戚熟度与叶片组织结构，叶色，化学成分的关　且可降低顶部烟叶烟碱含量，明显提高顶部和中部　系［Ｊ］．福建农林大学学报（自然科学版）。２００２（３）：１６　烟叶钾含量，从而使中部烟叶品质有所提高，降低顶　—２１．　部烟叶厚度，提高上部烟叶可用性。　王瑞新，韩富根，杨素勤，等．烟草化学品质分析［Ｍ］．　３）打顶当天喷施２０　ｍｇ／ｋｇ赤霉素，是提高上　郑州：河南科学技术出版社，１９９０．　部烟叶可用性的有效途径，并且方法简单，成本较　低，易于推广。　参考文献：　［１＝］胡国松，傅建政，张丙孝，等，目前我国烤烟烟叶质量的　・５４・　１：维普资讯 http://www.cqvip.com

河南农业科学　１．４蛋白质含量测定　１小麦品质测定的主要方法　蛋白质含量测定目前常用的方法主要有：凯氏　１．１　小麦面团流变学特性测定　法和近红外法等。且前，凯氏法所用凯氏定氮仪在　消化系统　定氮装置及催化剂的选择上已达到系列　化、自动化、电脑化，测定蛋白质含量准确可靠　利　测定面团流变学特性的方法和仪器主要用德国　Ｂｒａｂａｎｄｅｒ公司生产的粉质仪（Ｆｒｉ＇ｎ０ｇｒａＰｈ和美国　Ｎａｔｉｏｎａｌ公司生产的揉面仪（Ｍｉｘｏｇｒａｐｈ）。　粉质仪测定方法已列入ＡＡＣＣ（美国谷物化学　协会）、ＩＣＣ（国际谷物化学协会）和我国国标的标准　用近红外光谱仪测定蛋自质含量，是先在凯氏定氮　仪测定的基础上，又在近红外光谱仪上定标，建立数　学模型，它是二次数据测定结果，但该方法具有不需　损伤小麦籽粒、不用任何化学试剂，操作快速简便的　方法。其粉质曲线指标中面团稳定时间的长短，是　评价优质小麦品质的重要指标　然而，　在小麦育种　和生产中，面团的稳定时间并不稳定。、。例如，我们在　全省连续３年对豫麦４７号不同地点试验研究发现，　其面团稳定时间变幅为８．Ｏ～１５．３　ｍｉｎ。另据赵乃　新等测定的春小麦品种克丰：６号在不同地点种植，　面团稳定时间变幅为２．０～９．５　ｍｉｎ。另有资料表　明，同一小麦品种不同年份、不同栽培技术面团稳定　时间变化也很大。这不仅给小麦ｒ育种带来困惑，而　且给优质小麦品种的审定和推广种植以及粮食加工　企业原粮的收购造成困难。因此，利用粉质仪一方　面加大对面团稳定时间相对较长的“质量型”小麦品　种的筛选，另一方面加强对配套栽培技术小麦品质　的检测研究。特别是电子型粉质仪测定的重复性和　稳定性好，可有效提高检测精度和检测效率　揉面仪测定原理与粉质仪类似，测定面团的揉　混性与粉质仪指标有一定的相关性，但有一定的差　异，其特点是用样量少（仅用１Ｏ　ｇ面粉），测定时间　短、效率高，多在小麦育种早代材料的品质试验中应　ｌ　用。　　．’　．　１．２面团延展特性的测定－，　ｒ　．　，面团延展特性主要是测定面团变形及抗变形阻　力的程度。其仪器主要有拉伸仪和吹泡示功仪。拉　伸曲线中参数指标，同样反映了面团流变学特性，利　用拉伸仪可以评价小麦粉内在品质，指导定向筛选　优质专用型小麦品种。　吹泡示功仪的测定原理与拉　伸仪类似，其测定结果不仅可分析面团的弹韧性、延　展性，还能反映出面团的烘焙特性。　１．３面筋含量测定　　．面筋是小麦面粉独有的特性。通过测定面筋含　量与质量（即面筋的延伸性、弹性和韧：陛），可初步判　断小麦育种材料蛋白质含量和质量的趋势。面筋的　测定方法一般有－一手工洗涤法和面筋仪测定法。育　种单位可根据实验条件来选择测定方法。手工洗涤　法简便易行，但误差较大；面筋仪测定法有规范化的　标准方法（ＧＢ１４６０８）。　特点，在小麦育种材料的筛选方面已普遍使用。　１．５沉淀值的测定　　．沉淀值是评价面筋的一个重要指标。研究表　明，沉淀值受多基因控制，很少受环境条件的影响，　遗传力较高为８０％。　沉淀值与蛋白质、面筋的含　量、面团的稳定时间均呈正相关。目前ＳＤＳ一沉淀　值法可测定小麦单株，用种量少；操作简便快速，对　育种早代材料的筛选有效实用。‘　－－　－１．６。淀粉糊化特性的测定　　。不同品种小麦粉加热糊化时的粘度变化往往有　很大的差异。我国目前小麦育种中普遍应用快速粘　度分析仪（ＲＶＡ）来测定小麦面粉糊化特性。，ＲＶＡ　使用方便、快捷、准确，用种量小，可用于早代大量育　种材料快速筛选。。。另ｌ夕　ｄ　＝淀粉酶活性测定多用　ａ一淀粉酶活性测定仪（布拉本德公司）和降落值测　定仪。　一　１，７面筋蛋白组分分析　、小麦籽粒蛋白质主要包括清蛋白、球蛋白、醇溶　蛋白和谷蛋白。。其中麦谷蛋白又分为高分子量麦谷　蛋白（ＨＭＷ）和低分子量　麦谷蛋白（ＬＭＷ），它们的　含量及其组成对小麦加工品质具有决定性作用，分　析和鉴定ＨＭＷ和ＬＭＷ组成是目前小麦品质育种　最重要的技术之　。传统上是利用ＳＤＳ—ＰＡＧＥ法　进行分析，目前；该方法仍在全球小麦品质育种实验　室中广泛应用　但该方法易受环境条件影响，且操　作复杂；ＤＮＡ分子标记技术为解决这　问题提供了　一条捷径。目前　国内外已成功克隆了多个优质　ＨＭＷ亚基基因，并开发了相对应的特异性分子标　记。　“　２分析测试技术在小麦育种材料各世代中的运用　小麦育种各世代材料的特点不同　种子量不同，　再加上试验条件不同，根据育种目标，测试项目各有　偏重。针对育种早代材料数目多，样品少，性状不稳　定，时间要求紧（从收获到下代播种之前完成测试）　・５５・　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第４期　的特点，测试项目宜少，分析材料宜广，试验精度可　稍低，定性分析宜多。一般利用近红外光谱仪、白度　仪、ＲＶＡ等仪器以及ＳＤＳ～沉淀值法等，测定小麦　硬度、蛋白质、水分、灰分、白度、糊化特性和沉淀值　等指标，对早代单株选择效果明显，以克服早代选择　的盲目性。对于进入产量和品比试验的育种高代品　系，以及参加区试和准备审定的品种，可进行用样量　国农业出版社。１９９６．　［２］金善宝．中国小麦学［Ｍ］．北京：中国农业出版社，　１９９６．　［３］林作辑．食品加工与小麦品质改良［Ｍ］．北京：中国农　业出版社，１９９４．　［４］王关林，方宏筠．植物基因工程［Ｍ］．北京：科学出版　社，２００２．　［５］ＰＣ特纳，ＡＧ麦克伦南．分子生物学［Ｍ］．北京：科学　出版社，２００１．　大的磨粉试验、面团流变学特性测定以及烘焙蒸煮　试验，定量定性综合测试，试验精度要求高，评价分　［６］孙辉，吴尚军，姜薇莉．小麦粉食用品质的感官评定和　析要客观全面。　３小麦品质分析测试技术发展趋势　随着农业科技的不断发展，现代分析仪器和测　试技术已成为科技创新的“催化剂”，它是农业高产、　优质、高抗、高效可持续发展的技术支柱之一。从无　机物到有机物，从理化特性到内在遗传特性，从生理　生态到品质分析，从植株水平到细胞和分子水平，从　亲本到品种，都依托于一系列的专用仪器和分析技　术。特别是最近几年，国家加大了农业投资力度，并　相继启动了一系列科技攻关、成果转化和星火项目　等，添置了很多农业科研大型仪器设备，搭建了小麦　品质育种高效技术平台，使研究手段和方法得到了　大大加强，研究内容的深度和广度取得了长足进步，　加快了优质小麦品种的选育和产业化开发，科研创　新能力得到了提升。　根据国际遗传育种学科发展的现状和趋势，只　有在保持小麦传统育种技术的基础上，坚持农业高　新技术与常规育种相结合的技术路线，整合多学科　多部门协作攻关，才能更快更好地培育出高产、优　质、高抗、高效新品种；有关小麦品质改良新概念、新　理论和新方法的研究将不断深入；先进的分析仪器　和测试技术将发挥更大的作用。例如：∞　培育箱、　分子杂交箱、发酵罐（生化反应器）等培养设备；各种　离心机、层析仪、膜分离等分离纯化仪器；ＤＮＡ扩增　仪、各种电泳仪及图像处理系统、ＤＮＡ测序仪等分　析表达仪器；基因枪法、农杆菌介导法和花粉管通道　法等遗传转化技术体系；花粉培养和玉米×小麦杂　交获得双单倍体技术体系；高效、快捷的基于ＰＣＲ　的分子标记技术；双向电泳、质谱仪等优质蛋白亚基　分析系统；用于基因型快速、大通量筛选的基因芯片　技术。其他新型仪器设备也正向智能化、网络化、信　息化、专用化方向发展。　参考文献：　。　［１］庄巧生，杜振华．中国小麦育种研究进展［Ｍ］．北京：中　・５６－　仪器评价［Ｊ］．粮油食品科技，２００４，１２（１）：２５—２８．　［７］张国安，许雪娇，张紊艳．蛋白质的分离与分析及其应　用进展［Ｊ］．分析化学，２００３，３１（５）：６１１—６１８．　［８］赵会杰，段藏禄，毛凤梧．小麦品质形成机理与调优技　术［Ｍ］．北京：中国农业科学技术出版社，２００３．１９—　５８．　［９］杨朝柱，张磊，司红起，等．小麦面粉白度研究进展［Ｊ］．　麦类作物学报，２００２，２２（３）１７４—７７．　［１０］赵惠贤，张战凤，吴磊，等．小麦品质性状与一些生化　性状的典型相关及逐步回归分析［Ｊ］．麦类作物学报，　２００４，２４（４）：５８—６１．　［１１］徐相波，刘冬成．小麦谷蛋白亚基１Ｄｘ５的分子鉴定　及标记辅助选择［Ｊ］．中国农业科学，２００５，３８（２）：４１５　—４１９．　［１２］　司晓敏。李巧云，晏月明．蛋白质组技术及小麦蛋白质　组研究进展［Ｊ］．麦类作物学报，２００５，２５（３）：ｌ０ｏ一　１０５．　［１３］孙长森，王伟．小麦面粉ＲＶＡ特性的数量遗传分析　［Ｊ］，麦类作物学报，２００５，２５（２）：１—４．　［１４］潘志芬。邓光兵，陈静，等．一种快速微量沉淀值测试　方法［Ｊ］．麦类作物学报２００５，２５（２）：１１９—１２１．　［１５］戴开军，高翔，董剑，等．麦谷蛋白亚基对小麦品质特　性的影响及其遗传转化［Ｊ］．麦类作物学报，２００５，２５　（４）：１３２—１３７．　［１６］郝晨阳，王兰芬，贾继增，等．ＳＳＲ荧光标记和银染技　术的比较分析［Ｊ］．作物学报，２００５，３１（２）：１４４～１４９．　［１７］程顺和，张伯桥，高德荣，小麦育种策略探讨［Ｊ］．作物　学报，２００５，３１（７）：９３２—９３９．　［１８］高庆荣，化斌，张爱民，等．１Ｄｘ５亚基特异ＰＣＲ标记　在小麦品质性状群体改良中的应用［Ｊ］．作物学报，　２００５，３１（９）：１１１０—１１１４．　［１９］倪建福。令利军，欧巧明，等．外源ＤＮＡ导入小麦的分　子育种实践［Ｊ］．麦类作物学报，２００５，２５（５）：２７—３１．　［２０］Ｆｒｉｔｈ　Ｍ，Ｍｅｌｃ　ｎｇｅｒ　Ａ　Ｅ．Ｍａｒｋｅｒ—ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｂａｃｋｃｒｏｓｓ　ｉｎｇ　ｆｏｒ　ｓｉＨｌｕｌｔａｒ　）ｕｓ　ｉｎｔｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ　０ｆ　ｔＷＯ　ｇｅｎ￣ＥＪ］，Ｃｍｐ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００１。４１：１７１６—１７２５．