新疆小麥 TaLox-B1、 TaLox-B2、 TaLox-B3位點(diǎn)的等位變異及其分布規(guī)律

白 璐，禹飛雄，茹仙古麗·牙生，呂文娟，任 毅，謝 磊，耿洪偉

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052； 2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830052； 3.新疆巴州農(nóng)業(yè)局，新疆庫(kù)爾勒 841000)

新疆小麥 TaLox-B1、 TaLox-B2、 TaLox-B3位點(diǎn)的等位變異及其分布規(guī)律

白 璐1，禹飛雄2，茹仙古麗·牙生3，呂文娟2，任 毅2，謝 磊2，耿洪偉2

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052； 2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830052； 3.新疆巴州農(nóng)業(yè)局，新疆庫(kù)爾勒 841000)

面粉顏色是小麥品質(zhì)分級(jí)的重要指標(biāo)。為了給新疆小麥面粉白度改良提供依據(jù)，本研究利用位于4BS染色體上的功能標(biāo)記LOX16、LOX18和Lox-B23，對(duì)123份新疆小麥品種(系)的 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3 等位變異進(jìn)行分子標(biāo)記檢測(cè)。結(jié)果表明，在123份新疆小麥品種(系)中，具有高LOX活性等位基因 TaLox-B1a和低LOX活性等位基因 TaLox-B1b的材料分別有33份(26.8%)和90份(73.2%)；具有高LOX活性等位基因 TaLox-B2a和低LOX活性等位基因 TaLox-B2b的材料分別有122份(99.2%)和1份(0.8%)；具有高LOX活性等位基因 TaLox-B3a和低LOX活性等位基因 TaLox-B3b的材料分別有95份(77.2%)和28份(22.8%)。在不同類型冬小麥品種(系)中， TaLox-B1a的分布頻率表現(xiàn)為引進(jìn)品種(系)>自育品種(系)>地方品種外， TaLox-B3a的分布頻率表現(xiàn)為地方品種>引進(jìn)品種(系)>自育品種(系)；在不同類型春小麥中 TaLox-B1a只存在于晚期品種， TaLox-B2a和 TaLox-B3a的分布頻率均表現(xiàn)為早期品種(100.0%)>晚期品種。所檢測(cè)的新疆小麥品種(系)共有5種基因型組合，具有最高LOX活性的基因型組合 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a和 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a，具有中等LOX活性的基因型組合 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b和 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b以及具有低LOX活性的基因型組合 TaLox-B1b/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b的分布頻率分別為23.6%、53.7%、19.5%、2.4%和0.8%。在新疆小麥資源中具有高LOX活性基因型組合的材料的頻率高于全國(guó)平均水平。本研究將3個(gè)位點(diǎn)功能標(biāo)記組合起來(lái)使用，能更有效地評(píng)價(jià)檢測(cè)材料的LOX活性水平。

新疆小麥；脂肪氧化酶；功能標(biāo)記；變異組合

小麥面粉顏色是小麥品質(zhì)分級(jí)的重要指標(biāo)。小麥籽粒中脂肪氧化酶(lipoxygenase,LOX)活性是影響面粉色澤的重要因素之一，高LOX活性可以提高面粉及其相關(guān)產(chǎn)品的白度從而提高其商品價(jià)值[1-3]。LOX能夠與小麥面粉中的類胡蘿卜素發(fā)生偶聯(lián)氧化作用降低黃色素含量，進(jìn)而使小麥面粉變白[4]。還有研究認(rèn)為，低 LOX 活性更有助于小麥的貯藏[1]，高LOX活性則有助于增強(qiáng)面筋強(qiáng)度[5]。

LOX活性受基因型和環(huán)境的影響，但主要受遺傳因素的影響[6]。前人研究表明，小麥籽粒LOX活性主要受第4和第5同源群上的基因調(diào)控[7-10]。Geng等[11]研究表明，在1AL上的 QLpx.caas-1AL位點(diǎn)和4BS上的 QLpx.caas-4B位點(diǎn)上存在決定LOX活性的2個(gè)主效基因，分別與SSR標(biāo)記 Xwmc312和 Xgwm251緊密連鎖?；?BS上的 TaLox-B1位點(diǎn)基因不同等位變異的序列差異，Geng等[12]開(kāi)發(fā)了互補(bǔ)顯性標(biāo)記LOX16和LOX18，其中，LOX16可在具有等位基因 TaLox-B1a(a指與高LOX活性相關(guān)，下同)的材料中擴(kuò)增出489 bp的片段，而在具有等位基因 TaLox-B1b(b指與低LOX活性相關(guān)，下同)的材料中無(wú)擴(kuò)增產(chǎn)物；LOX18在具有等位基因 TaLox-B1b的材料中可擴(kuò)增出791 bp的片段，而在具有等位基因 TaLox-B1a的材料中無(wú)擴(kuò)增產(chǎn)物。利用這一對(duì)互補(bǔ)顯性標(biāo)記，Geng等[12]檢測(cè)198份中國(guó)冬小麥材料，結(jié)果表明這一對(duì)功能標(biāo)記能有效應(yīng)用于分子標(biāo)記輔助選擇。張鈺玉等[13]、相吉山等[14]和楊淑萍等[15]利用互補(bǔ)顯性標(biāo)記LOX16和LOX18分別對(duì)陜西、新疆和黑龍江小麥材料進(jìn)行了等位變異檢測(cè)，結(jié)果表明該標(biāo)記能有效應(yīng)用于小麥分子育種實(shí)踐。隨后，Zhang等[16]在中國(guó)小麥4BS上成功克隆了 TaLox-B2、 TaLox-B3基因，并發(fā)現(xiàn) TaLox-B2基因存在 TaLox-B2a和 TaLox-B2b 兩個(gè)等位變異，其將 TaLox-B3 基因類型定為 TaLox-B3a變異類型，不含有 TaLox-B3基因的暫定為 TaLox-B3b類型?；谶@兩個(gè)LOX基因，Zhang等[16]開(kāi)發(fā)了共顯性標(biāo)記Lox-B23，能準(zhǔn)確區(qū)分 TaLox-B2和 TaLox-B3位點(diǎn)的不同等位基因。 Lox-B23在具有 TaLox-B2a/TaLox-B3a基因型的材料中能同時(shí)擴(kuò)增出788 bp和677 bp兩種帶型，在具有 TaLox-B2a/TaLox-B3b的材料中只能擴(kuò)增出788 bp的單一帶型，而在具有 TaLox-B2b/TaLox-B3b的材料中只能擴(kuò)增出660 bp的單一帶型。對(duì)136份中國(guó)小麥材料的 TaLox-B1、 TaLox-B2、 TaLox-B3位點(diǎn)進(jìn)行等位變異檢測(cè)及LOX活性分析表明，具有最高LOX活性的基因型組合是 TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a或 TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a，具有中高LOX活性的基因型組合是 TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3b或 TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3b，具有最低LOX活性的基因型組合是 TaLox-B1a/TaLox-B2b/TaLox-B3b[16]。

雖然相吉山等[14]利用互補(bǔ)顯性標(biāo)記LOX16和LOX18對(duì)新疆小麥種質(zhì)資源 TaLox-B1位點(diǎn)分布特征做了研究，但目前尚未見(jiàn)有關(guān)新疆小麥 TaLox-B2、 TaLox-B3等位變異檢測(cè)以及三個(gè)位點(diǎn)組合基因型的檢測(cè)及其分布規(guī)律的研究報(bào)道。因此，本研究利用與LOX 活性相關(guān)的LOX16、LOX18和Lox-B23功能標(biāo)記，對(duì)123份新疆麥區(qū)具有代表性的品種(系)的三個(gè)LOX活性基因 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3的等位變異及其分布規(guī)律進(jìn)行研究，以期為改良新疆面粉和面制品白度以及選育高LOX活性品種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及其來(lái)源

參試材料為123份新疆小麥品種(系)，其中，冬小麥品種(系)99份(17份為新疆地方品種，39份為引進(jìn)品種，43份為自育品種)，春小麥品種(系)24份(2000年前選育的早期品種4份，2000年后選育的晚期品種20份)。這些材料涵蓋新疆主要種植區(qū)各個(gè)時(shí)期種植和使用的冬、春小麥品種，具有較好的代表性。上述小麥材料由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院小麥課題組收集保存,其中部分小麥材料由新疆農(nóng)科院糧食作物研究所冬小麥課題組、新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所、新疆農(nóng)科院核能與生物技術(shù)研究所小麥課題組提供。

1.2 基因組DNA的提取

為避免由于單粒種子偶然性的結(jié)果錯(cuò)誤，每份小麥品種(系)均選取3粒種子，按照Lagudah等[17]的方法提取基因組DNA。DNA提取液包含：200 mmol·L-1Tris-HCl(pH=8.0)，25 mmol·L-1EDTA，288 mmol·L-1NaCl 和0.5% SDS。

1.3 PCR擴(kuò)增與檢測(cè)

1.3.1 引物

利用Geng等[12]開(kāi)發(fā)的顯性標(biāo)記LOX16和LOX18檢測(cè)小麥4B染色體上 TaLox-B1基因的等位變異；利用Zhang等[16]開(kāi)發(fā)的共顯性標(biāo)記 Lox-B23檢測(cè)小麥4B染色體上 TaLox-B2和 TaLox-B3基因的等位變異。引物(表1)均由北京六合華大基因科技股份有限公司合成。

表1 檢測(cè)目標(biāo)基因等位變異的引物信息

Table 1 Primers for detecting alleles of target genes

基因Gene標(biāo)記Marker引物序列(5'-3')Primersequence(5'-3')產(chǎn)物大小Productsize/bp等位變異Allele參考文獻(xiàn)ReferenceTaLox-B1LOX16F:CCATGACCTGATCCTTCCCTTR:GCGCGGATAGGGGTGGT489TaLox-B1a[12]LOX18F:GCGCGGATAGGGGTGGTR:GCGCGGATAGGGGTGC791TaLox-B1b[12]TaLox-B23Lox-B23F:TTCCCGCTCCAGCTCATCAAR:AGGGCCTGCATGCAACAAGT788/677788660TaLox-B2a/TaLox-B3aTaLox-B2a/TaLox-B3bTaLox-B2b/TaLox-B3b[16]

1.3.2 PCR的反應(yīng)體系和擴(kuò)增程序

PCR反應(yīng)以基因組DNA為模板，在Eppendorf AG 22331 Hamburg PCR儀上進(jìn)行。25 μL PCR反應(yīng)體系：50 ng DNA，TaqDNA Polymerase (2.5 U·μL-1)0.25 μL (北京天根生化科技公司)，上、下游引物(10 μmol·L-1)各1 μL，dNTP(25 μmol·L-1) 1 μL(北京天根生化科技公司)，10×PCR Buffer 2.5 μL(北京天根生化科技公司)，最后用ddH2O補(bǔ)充至25 μL。標(biāo)記LOX16、LOX18的PCR擴(kuò)增程序：94 ℃預(yù)變性5 min；94 ℃變性45 s，62 ℃退火45 s，72 ℃延伸1 min，共35個(gè)循環(huán)；最后72 ℃延伸10 min，4 ℃保存。標(biāo)記Lox-B23的擴(kuò)增程序：94 ℃預(yù)變性4 min；94 ℃變性45 s，退火溫度從65 ℃開(kāi)始每循環(huán)降0.3 ℃，退火時(shí)間30 s，72 ℃延伸2 min，共35個(gè)循環(huán)；最后72 ℃延伸10 min，4 ℃保存。

1.3.3 瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)

標(biāo)記LOX16、LOX18的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物用1.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，標(biāo)記Lox-B23的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物用3.0%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，緩沖體系1×TAE溶液，150 V電壓電泳35 min，0.5%溴化乙錠(EB)染色10 min，蒸餾水漂洗后用VILBERLOURMAT凝膠成像系統(tǒng)掃描成像，并存入計(jì)算機(jī)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

根據(jù)每個(gè)品種(系)三粒種子DNA檢測(cè)結(jié)果判斷該品種的LOX基因 TaLox-B1、 TaLox-B2、 TaLox-B3位點(diǎn)的等位變異類型，對(duì)PCR產(chǎn)物條帶清晰、單一并符合目標(biāo)條帶大小的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若出現(xiàn)結(jié)果不一致的，需重新提取DNA并檢測(cè)，以3次檢測(cè)一致的結(jié)果為準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆小麥LOX基因 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3等位變異類型及分布

用互補(bǔ)顯性功能標(biāo)記LOX16 、LOX18和共顯性功能標(biāo)記 Lox-B23對(duì)123份新疆小麥品種(系)進(jìn)行等位變異檢測(cè)(圖1和圖2)，結(jié)果表明，除 TaLox-B1位點(diǎn)的 TaLox-B1b變異類型的材料有90份(73.2%)，為優(yōu)勢(shì)等位變異外， TaLox-B2和 TaLox-B3位點(diǎn)分別以 TaLox-B2a和 TaLox-B3a為優(yōu)勢(shì)等位變異類型，分別為122份(99.2%)和95份(77.2%)(表2)。99份冬小麥材料在三個(gè)位點(diǎn)的變異類型的分布頻率也具有上述特點(diǎn)，具有各基因優(yōu)勢(shì)等位變異 TaLox-B1b、 TaLox-B2a和 TaLox-B3a的材料分別有69份(69.7%)、99份(100%)和89份(89.9%)(表2)。24份春小麥材料中，除 TaLox-B2位點(diǎn)具有 TaLox-B2a的材料有23份(95.8%)，為優(yōu)勢(shì)等位變異外， TaLox-B1和 TaLox-B3位點(diǎn)均是以 TaLox-B1b和 TaLox-B3b為優(yōu)勢(shì)等位變異，分別為21份(87.5%)和18份(75.0%)(表2)。

M:DL2000；1：冀麥24；2：碧螞6號(hào)；3：濟(jì)南4號(hào)；4：新春27；5：新春29；6：奎花2號(hào)；7：新冬17；8：新春17；9：新春35；10：新春37。

M:DL2000;1:Jimai 24;2:Bima 6;3:Jinan 4;4:Xinchun 27;5:Xinchun 29;6:Kuihua 2;7:Xindong 17;8:Xinchun 17;9:Xinchun 35;10:Xinchun 37.

圖1 LOX16(a)和 LOX18(b)標(biāo)記檢測(cè)部分小麥品種 TaLox-B1位點(diǎn)的等位變異結(jié)果

Fig.1 Identification of TaLox-B1 alleles by functional markers LOX16 (a) and LOX18 (b)in part of wheat varieties

M:DL2000；1：新春14；2：紅直頭10；3：新春20；4：新春21；5：洛夫林18號(hào)；6：新春23；7：新春26；8：小白冬麥；9：新春28；10：新冬2號(hào)。

M:DL2000;1:Xinchun 14;2:Hongzhitou 10;3:Xinchun 20;4:Xinchun 21;5:Luofulin 18;6:Xinchun 23;7:Xinchun 26;8:Xiaobaidongmai;9:Xinchun 28;10:Xindong 2.

圖2 Lox-B23標(biāo)記檢測(cè)部分小麥品種 TaLox-B2和 TaLox-B3位點(diǎn)的等位變異結(jié)果

Fig.2 Identification of TaLox-B2 and TaLox-B3 alleles by functional markers Lox-B23 in part of wheat varieties

表2 供試材料的 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3 基因分布頻率

Table 2 Frequency of TaLox-B1， TaLox-B2 and TaLox-B3 in tested materials

基因型Genotype全部品種(系)Allvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%冬小麥品種(系)Winterwheatvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%春小麥品種(系)Springwheatvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%TaLox-B1a3326.83030.3312.5TaLox-B1b9073.26969.72187.5TaLox-B2a/TaLox-B3a9577.28989.9625.0TaLox-B2a/TaLox-B3b2722.01010.11770.8TaLox-B2b/TaLox-B3b10.800.014.2

2.2 不同類型新疆冬小麥材料的 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3 等位變異類型及分布

對(duì)99份新疆冬小麥材料 TaLox-B1位點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果表明，17份地方品種中具有 TaLox-B1a的材料有1份(5.9%)，具有 TaLox-B1b的材料有16份(94.1%)；39份引進(jìn)品種中具有 TaLox-B1a的材料有19份(48.7%)，具有 TaLox-B1b的材料有20份(51.3%)；43份自育品種中具有 TaLox-B1a的材料有10份(23.3%)，具有 TaLox-B1b的材料有33份(76.7%)。說(shuō)明新疆冬小麥地方品種中優(yōu)異等位變異 TaLox-B1a的分布頻率遠(yuǎn)低于 TaLox-B1b，但在地方品種、自育品種和引進(jìn)品種中逐次升高。 對(duì)于 TaLox-B3位點(diǎn)而言，17份地方品種均具有 TaLox-B3a；39份引進(jìn)品種具有 TaLox-B3a的材料有37份(94.9%)，2份(5.1%)具有 TaLox-B3b；43份自育品種中具有 TaLox-B3a的材料有35份(81.4%)，具有 TaLox-B3b的材料有8份(18.6%)。總的來(lái)看，新疆冬小麥地方品種中優(yōu)異等位變異 TaLox-B3a的分布頻率遠(yuǎn)高于 TaLox-B3b，并在地方品種、引進(jìn)品種和自育品種中逐次降低(表3)。

表3 不同類型冬小麥品種(系)的 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3 基因分布頻率

Table 3 Frequency of TaLox-B1， TaLox-B1 and TaLox-B1 in different types of winter wheat varieties

基因型Genotype全部品種(系)Allvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%地方品種(系)Localvarietieies樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%引進(jìn)品種(系)Introducedvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%自育品種(系)Bredvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%TaLox-B1a3030.315.91948.71023.3TaLox-B1b6969.71694.12051.33376.7TaLox-B2a/TaLox-B3a8989.917100.03794.93581.4TaLox-B2a/TaLox-B3b1010.1000.025.1818.6

2.3 不同時(shí)期新疆春小麥材料的 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3等位變異類型及分布

24份新疆春小麥材料 TaLox-B1位點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果表明，4份早期品種都具有 TaLox-B1b，20份晚期品種中有3份(15.0%)具有 TaLox-B1a，17份(85.0%)具有 TaLox-B1b；新疆春小麥早期品種未發(fā)現(xiàn)優(yōu)異等位變異 TaLox-B1a，晚期品種雖然檢測(cè)到 TaLox-B1a，但其分布頻率也不高。對(duì)于 TaLox-B2位點(diǎn)而言，4份早期品種均具有 TaLox-B2a，20份晚期品種中19份(95.0%)材料具有 TaLox-B2a變異類型，只有1份(5.0%)材料具有 TaLox-B2b，表明新疆春小麥早期品種優(yōu)異等位變異 TaLox-B2a的分布頻率高于晚期品種。對(duì)于 TaLox-B3位點(diǎn)而言，4份早期品種均具有 TaLox-B3a，20份晚期品種中具有 TaLox-B3a和 TaLox-B3b的材料分別有6份(30.0%)和14份(70.0%)；新疆春小麥材料早期品種均為優(yōu)異等位變異 TaLox-B3a，且其分布頻率遠(yuǎn)高于晚期品種(表4)。

2.4 新疆小麥材料的 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3等位變異基因組合及分布頻率

對(duì)123份新疆小麥材料 TaLox-B1、 TaLox-B2、 TaLox-B3等位變異類型的統(tǒng)計(jì)表明，具有最高LOX活性的基因型 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a或 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a以及具有中高LOX活性的基因型 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b和 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b的材料分別有95份(77.2%)和27份(22.0%)；材料中未發(fā)現(xiàn)最低LOX活性的基因組合 TaLox-B1a/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b，其中 TaLox-B1b/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b是新發(fā)現(xiàn)的基因組合，在新疆材料中僅有1份(0.8%)，其LOX活性尚未檢測(cè)。而99份新疆冬小麥材料中，具有 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a和 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a以及 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b和 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b基因組合的材料分別有89份(89.9%)和10份(10.1%)。24份新疆春小麥材料中，具有 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a和 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a以及 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b和 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b和 TaLox-B1b/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b基因組合的材料分別有6份(25.0%)、17份(70.8%)和1份(4.2%)(表5)。總的來(lái)看，新疆冬小麥品種具有最高LOX活性的基因型頻率遠(yuǎn)高于春小麥。8個(gè)冬小麥(石冬8號(hào)、新冬18號(hào)、新冬20號(hào)、新冬21號(hào)、新冬29號(hào)、新冬30號(hào)、新冬33號(hào)、新冬36號(hào)、伊農(nóng)19、新冬7號(hào))和2個(gè)春小麥自育品種(新春27號(hào)和新春29號(hào))以及1個(gè)地方品種(庫(kù)車白冬麥)具有最高LOX活性基因組合 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a，上述11個(gè)材料可作為選育攜帶高LOX活性基因的優(yōu)異種質(zhì)材料。

表4 不同類型春小麥品種(系)的 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3基因的分布頻率

Table 4 Frequency of TaLox-B1， TaLox-B2 and TaLox-B3 in different types of spring wheat varieties

基因型Genotype全部品種(系)Allvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%早期品種(系)Earlyvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%晚期品種(系)Latevarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%TaLox-B1a312.500315.0TaLox-B1b2187.54100.01785.0TaLox-B2a/TaLox-B3a625.04100.0630.0TaLox-B2a/TaLox-B3b1770.8001365.0TaLox-B2b/TaLox-B3b14.20015.0

表5 新疆小麥品種不同 TaLox-B等位基因的組合頻率

Table 5 Frequency of Xinjiang wheat cultivars with different TaLox-B allelic combinations

等位變異組合Alleliccombination全部品種(系)Allvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%冬小麥品種(系)Winterwheatvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%春小麥品種(系)Springwheatvarieties樣品數(shù)No.ofsamples頻率Frequency/%TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a2923.62727.328.3TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a6653.76262.6416.7TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3b2419.588.11666.7TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3b32.422.014.2TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b10.80014.2

3 討 論

面粉及面制品顏色是小麥品質(zhì)分級(jí)的重要指標(biāo)[18-19]。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)消費(fèi)者有喜歡高白度面食的習(xí)慣[20 ]。LOX通過(guò)與小麥面粉中的類胡蘿卜素發(fā)生偶聯(lián)氧化作用降低黃色素含量進(jìn)而使小麥面粉變白[4]，有望從根本上解決使用面粉增白劑對(duì)人體產(chǎn)生的潛在危害[21]。選育高LOX活性的小麥品種對(duì)提高面粉白度具有重要的作用。分子標(biāo)記技術(shù)具有便捷、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的特點(diǎn)，在小麥抗病性檢測(cè)、品質(zhì)分析以及與小麥各種農(nóng)藝性狀相關(guān)因素的檢測(cè)方面發(fā)揮了巨大作用[22-23]。本研究所用的LOX活性相關(guān)功能標(biāo)記LOX16、LOX18在Geng等[12]和相吉山等[14]研究中發(fā)現(xiàn)能有效應(yīng)用于大群體小麥品種資源的檢測(cè)以及LOX活性的判斷，在育種實(shí)踐中具有較高的應(yīng)用價(jià)值；而Zhang等[16]在研究中也證明了Lox-B23的可靠性。利用LOX基因3個(gè)位點(diǎn)的功能標(biāo)記能更有效地對(duì)高LOX活性材料進(jìn)行選育。

相吉山等[14]利用 TaLox-B1位點(diǎn)的LOX16和LOX18功能標(biāo)記檢測(cè)195份新疆小麥資源，結(jié)果表明 TaLox-B1a基因的頻率24.1%。許多研究利用LOX16、LOX18功能標(biāo)記對(duì)不同區(qū)域小麥資源的檢測(cè)結(jié)果均表明 TaLox-B1a基因型頻率所占的比例較低[13，16，24-26]。本研究利用3對(duì)功能標(biāo)記LOX16、LOX18和Lox-B23對(duì)123份新疆小麥資源進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明各位點(diǎn)等位變異類型的分布與前人研究結(jié)果基本一致。新疆冬小麥資源中的地方品種、自育品種和引進(jìn)品種 TaLox-B1a基因型分布頻率依次升高，其中地方品種(5.9%)和自育品種(23.3%)低于全國(guó)的分布頻率(26.5%)，但引進(jìn)品種(48.7%)高于全國(guó)的分布頻率，這可能與國(guó)內(nèi)對(duì)LOX活性重視和研究起步較晚有關(guān)。自育品種 TaLox-B1a基因型分布頻率高于地方品種但低于引進(jìn)品種，這表明新疆小麥?zhǔn)艿胤狡贩N的影響，使 TaLox-B1a基因型分布頻率比較低，但隨著引進(jìn)品種不斷引入新疆以及育種工作的進(jìn)行，使高LOX活性 TaLox-B1a基因型頻率升高，但新疆冬小麥 TaLox-B1a基因型分布頻率總體水平仍然較低(30.3%)，與國(guó)外品種存在差距。同時(shí)也表明，引種是小麥品質(zhì)遺傳改良的有效途徑之一，應(yīng)加大對(duì)國(guó)外優(yōu)良品種的引進(jìn)和自育品種的選育，進(jìn)而縮小與國(guó)外優(yōu)良品種的差距。

Zhang等[16]利用Lox-B23標(biāo)記檢測(cè)136份中國(guó)小麥資源，結(jié)果表明， TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a或 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox- B3a基因組合的頻率為62.5%。本研究利用Lox-B23功能標(biāo)記對(duì)123份新疆小麥資源進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果最高LOX活性的基因組合頻率為77.2%，高于Zhang等[16]的研究結(jié)果。在新疆冬小麥品種中最高LOX活性的基因組合頻率高達(dá)89.9%，而在新疆春小麥品種中只有25.0%。雖然新疆小麥品種最高LOX活性的基因組合頻率受春小麥品種的影響有所降低，但仍然高于全國(guó)水平(62.5%)；新疆冬小麥品種最高LOX活性的基因組合頻率高于全國(guó)水平，同時(shí)高于新疆總體水平，說(shuō)明新疆冬小麥品種資源是培育高LOX活性品種的優(yōu)異基因源。本研究還檢測(cè)出新春21號(hào)品種的基因型是 TaLox-B1b/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b，雖其LOX活性尚未檢測(cè)，但其 TaLox-B1、 TaLox-B2、 TaLox-B3位點(diǎn)基因都與高LOX活性負(fù)相關(guān)，且低LOX活性材料具有更耐儲(chǔ)藏的特性[1,16]，因此新春21號(hào)小麥品種可能具有較長(zhǎng)的儲(chǔ)藏期。

本研究將3個(gè)LOX主效基因位點(diǎn)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行選擇，很大程度上彌補(bǔ)了單一位點(diǎn)選擇的片面和不足，將能更有效的選出高LOX活性材料。目前，對(duì)新疆小麥LOX活性的研究都集中在分子標(biāo)記檢測(cè)上，并用基因型來(lái)選擇高LOX活性材料，還沒(méi)有對(duì)新疆小麥材料LOX活性進(jìn)行測(cè)定研究。同時(shí)，本研究所用春小麥樣本數(shù)有限，均為自育品種，分類時(shí)未能與冬小麥材料采用同一標(biāo)準(zhǔn)，致使春小麥?zhǔn)前床煌瑫r(shí)期進(jìn)行分類，雖然也能有效反映新疆小麥材料中不同等位變異類型分布的演化規(guī)律及其成因，但未能反映冬春麥之間演化規(guī)律的異同。下一步我們的工作是進(jìn)一步擴(kuò)大新疆春小麥材料數(shù)量，開(kāi)展新疆小麥材料LOX活性的表型測(cè)定，并通過(guò)表型結(jié)合基因型對(duì)新疆小麥材料的LOX活性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，這將提升高LOX活性選育效率，為小麥品質(zhì)改良提供優(yōu)異基因源和基礎(chǔ)材料。

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Molecular Identification and Distribution of TaLox-B1, TaLox-B2 and TaLox-B3 Loci in Xinjiang Wheat Cultivars

BAI Lu1,YU Feixiong2,YASENG Ruxianguli3,Lü Wenjuan2,REN Yi2,XIE Lei2,GENG Hongwei2

(1.College of Science and Technology,Xinjiang Agricultural University,Urumqi,Xinjiang 830052，China； 2.Key Laboratory of Agricultural Biological Technology/College of Agronomy,Xinjiang Agricultural University,Urumqi,Xinjiang 830052,China;3.Bayingol Mongolian Autonomous Prefecture of Agriculture,Korla,Xinjiang 841000，China)

The color of the wheat flour is an important index of wheat quality traits. This study used the functional markers LOX16,LOX18 and Lox-B23,based on the development of wheat 4BS chromosome,and molecular markers were detected by TaLox-B1, TaLox-B2 and TaLox-B3 in 123 wheat varieties in Xinjiang. The results showed that,there were 33(26.8%)varieties with TaLox-B1a allele exhibited high Lox activity,90(73.2%)varieties with TaLox-B1b allele showed low Lox activity; 122(99.2%)varieties with TaLox-B2a allele exhibited high Lox activity,only 1(0.8%)varieties with TaLox-B2b allele showed low Lox activity; 95(77.2%)varieties with TaLox-B2a allele exhibited high LOX activity,28(22.8%)varieties with TaLox-B2b allele showed low Lox activity. In different types of winter wheat varieties,the frequency distribution of TaLox-B1a was in order of introduced varieties>self-cultivated varieties >local varieties. In different types of spring wheat varieties,the TaLox-B1a exists only in the late varieties,and the distribution frequency of both TaLox-B2a and TaLox-B3a was in order of early varieties (100%) >late varieties.The analysis of 3 loci genotype combinations indicated that there are 5 kinds of genetic combinations in Xinjiang wheat varieties,which were both TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a and TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a combinations exhibited the highest LOX activity,and were both TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b and TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b combinations exhibited high LOX activity,and TaLox-B1b/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b showed the lowest LOX activity,and the distribution frequency was 23.6%,53.7%,19.5%,2.4% and 0.8%,respectively. The genotype frequency of high LOX activity in wheat cultivars in Xinjiang was higher than the national average. In this study,3 loci functional markers were combined more effectively applied to wheat quality molecular marker assisted selection.

Xinjiang wheat; Lipoxygenase; Function marker; Variation combination

時(shí)間：2016-11-04

2016-05-16

2016-06-05

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31260327)；新疆自治區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目(20150016)；2014年度留學(xué)人員科技活動(dòng)擇優(yōu)資助項(xiàng)目(耿洪偉)

E-mail:bailu32@163.com

耿洪偉(E-mail:hw-geng@163.com)

S512.1；S330

A

1009-1041(2016)11-1456-08

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20161104.0924.014.html