小麦粉质参数测定方法（小麦1Dy12亚基对籽粒贮藏蛋白积聚和面粉制品加工品质具有显著影响）

麦谷蛋白和醇溶蛋白是小麦籽粒胚乳中的主要蛋白质组分，分别占籽粒总蛋白的40％左右，其含量和组成影响面团、面筋的质量与强度，决定着面粉加工品质的优劣醇溶蛋白分为α、 β、γ 和 ω 4 种不同类型，对面团的延展性起着重要作用麦谷蛋白包括高分子量麦谷蛋白亚基（High molecular weight glutenin subunits，HMW-GS）和低分子量麦谷蛋白亚基（Low molecular weight glutenin subunits，LMW-GS），分别占胚乳麦谷蛋白含量的20%和80%，HMW-GS主要赋予面团弹性，LMW-GS主要赋予面团粘性，2种蛋白的编码基因分别位于第一部分同源群染色体长臂和短臂上目前为止，已经从不同倍性小麦及其野生近缘种属中鉴定了约30个HMW-GS编码基因，开发了这些HMW-GS编码基因的分子标记，并利用近等基因系、突变体和转基因材料对部分HMW-GS亚基进行了品质效应研究普遍认为，1Dx5、1Dy10、1Bx7、1By8、1Bx17和1Bx18等是小麦面包加工品质的优质亚基，而1Dx2、1Dy12、1Bx20和1By20等是小麦面包加工品质的劣质亚基然而，单个HMW-GS亚基对主要面制品加工品质，以及对籽粒贮藏蛋白积累、谷蛋白大聚合体（Glutenin macropolymers，GMP）积聚、蛋白体（Protein bodies，PBs）颗粒动态变化的影响还缺乏研究，我来为大家科普一下关于小麦粉质参数测定方法?以下内容希望对你有帮助!

小麦粉质参数测定方法

麦谷蛋白和醇溶蛋白是小麦籽粒胚乳中的主要蛋白质组分，分别占籽粒总蛋白的40％左右，其含量和组成影响面团、面筋的质量与强度，决定着面粉加工品质的优劣。醇溶蛋白分为α、 β、γ 和 ω 4 种不同类型，对面团的延展性起着重要作用。麦谷蛋白包括高分子量麦谷蛋白亚基（High molecular weight glutenin subunits，HMW-GS）和低分子量麦谷蛋白亚基（Low molecular weight glutenin subunits，LMW-GS），分别占胚乳麦谷蛋白含量的20%和80%，HMW-GS主要赋予面团弹性，LMW-GS主要赋予面团粘性，2种蛋白的编码基因分别位于第一部分同源群染色体长臂和短臂上。目前为止，已经从不同倍性小麦及其野生近缘种属中鉴定了约30个HMW-GS编码基因，开发了这些HMW-GS编码基因的分子标记，并利用近等基因系、突变体和转基因材料对部分HMW-GS亚基进行了品质效应研究。普遍认为，1Dx5、1Dy10、1Bx7、1By8、1Bx17和1Bx18等是小麦面包加工品质的优质亚基，而1Dx2、1Dy12、1Bx20和1By20等是小麦面包加工品质的劣质亚基。然而，单个HMW-GS亚基对主要面制品加工品质，以及对籽粒贮藏蛋白积累、谷蛋白大聚合体（Glutenin macropolymers，GMP）积聚、蛋白体（Protein bodies，PBs）颗粒动态变化的影响还缺乏研究。

中国农业科学院作物科学研究所叶兴国实验室之前对Glu-B1位点上1Bx20 和1By20 基因发生沉默的轮选987无性系变异体AS208进行了研究，发现AS208中的Glu-B1位点缺失，导致粉质参数和面包加工品质显著下降，但AS208与轮选987的主要植物学性状、农艺性状和产量没有显著差异。最近，该实验室以Glu-D1位点上1Dy12 基因发生沉默的科农199（KN199）无性系变异体AS273为材料，研究了AS273中1Dy12亚基发生沉默的分子机制，1Dy12亚基沉默对籽粒贮藏蛋白积累、GMP积聚、PBs颗粒动态变化和主要面制品（面包、蛋糕和饼干）加工品质的影响。结果表明，AS273中1Dy12 基因编码区第1528位的核苷酸C变为了T，出现了提前终止密码子，导致了1Dy12 基因发生沉默。尽管AS273和KN199中的1Dy12 基因在籽粒发育的各个时期都有表达，但其在KN199中的表达水平高于AS273，表明该基因在AS273中表达显著受到抑制。KN199中所有高分子量麦谷蛋白亚基（1Ax1、1Dx2、1Bx7、1By9和1Dy12）从开花后13 DPA（Days post anthesis）开始正常积累，而AS273中1Dy12亚基在籽粒所有发育时期都未检测到（图1）。进一步利用RP-UPLC、SE-UPLC对AS273中各种麦谷蛋白和GMP的相对含量进行了测定，依然未检测到1Dy12亚基，发现AS273中LMW-GSs及α、 β、γ 和 ω醇溶蛋白含量增加，GMP含量略微高于KN199，表明AS273中Dy12亚基的沉默一定程度刺激了LMW-GSs和醇溶蛋白的合成。

图1 KN199（A）和AS273（B）籽粒不同发育时期HMW-GS积累情况的SDS-PAGE分析

1-8：籽粒不同发育时期。1：7 DPA；2：10 DPA；3：13 DPA；4：16 DPA；5：19 DPA；6：22 DPA；7：25 DPA；8：28 DPA。

在籽粒不同发育阶段利用透射电镜观察了AS273和KN199中蛋白体的变化，研究了AS273和KN199蛋白体颗粒的形态差异。结果发现，除7 DPA和28 DPA时期外，AS273籽粒中的蛋白体普遍大于KN199，且AS273的蛋白体积累速率比KN199快。此外，28 DPA时AS273和KN199形成了PBs片层的网络结构。对AS273和KN199进行面团特性、面包加工品质、海绵蛋糕加工品质和饼干加工品质的分析表明，AS273面粉吸水率、面团形成时间和稳定时间、面包体积显著降低，耐揉指数显著增高；海绵蛋糕体积减小，内部质地粗糙，顶部凹陷和收缩比较严重，口感稍差；饼干饼体增厚，摊散程度降低，内部质地粗糙（图2）。证明AS273中1Dy12沉默显著降低了面团流变学特性、面包加工品质、海绵蛋糕加工品质以及饼干加工品质，1Dy12亚基对面粉制品的加工品质不可忽缺。

图2 AS273和KN199面粉加工品质分析

A：面包外形；B：面包切片；C：面包粉质仪；D：海绵蛋糕俯视图；E：海绵蛋糕侧视图；F：海绵蛋糕的垂直剖面图；G：饼干的俯视图；H：饼干的侧视图。

2020年7月25日Food Chemistry在线发表了中国农业科学院作物科学研究所叶兴国实验室这一最新研究成果（http://doi.org/10.1016/j.food chem.2020.127663）。中国农业科学院研究生院已毕业硕士生陈海强、已毕业博士生李仕金和河北省农林科学院遗传生理研究所刘永伟副研究员为论文共同第一作者，中国农业科学院作物科学研究所王轲副研究员和叶兴国研究员为论文通讯作者，首都师范范大学在读硕士生刘君贤、中国农业科学院研究生院已毕业硕士生马晓兰和中国农业科学院作物科学研究所杜丽璞高级实验师为论文共同作者。该研究得到了国家自然科学基金（31771788和31971945）、中国农业科学院科技创新工程（2060302-2-19）等项目的资助。特别感谢中国农业科学院作物科学研究所何中虎研究员实验室、国家粮食局科学研究院孙辉研究员实验室在面包、蛋糕和饼干制作及分析方面给予的热情帮助。

主要参考文献：

1. 刘会云，王婉晴，李欣，王轲，王龙，杜丽璞，晏月明，叶兴国. 小麦突变体AS208中Glu-B1位点缺失对籽粒中蛋白体形成和储藏蛋白合成与加工相关基因表达的影响，作物学报，2017, 43(5)：691-670.

2. 刘会云，刘 畅，王坤杨，杜丽璞，王轲，佘茂云，叶兴国. 小麦高分子量麦谷蛋白亚基鉴定及其品质效应研究进展. 植物遗传资源学报, 2016, 17(4): 701-709.

3. Liu HY, Wang K, Xiao LL, Wang SL, Du LP, Cao XY, Zhang XX, Zhou Y, Yan YM, Ye XG. Comprehensive identification and bread-making quality evaluation of common wheat somatic variation line AS208 on glutenin composition. Plos One, 2016, 11(1): e0146933.

4. Chen HQ, Li SJ, Liu YW, Liu JX, Ma XL, Du LP, Wang K, Ye XG. Effects of 1Dy12 subunit silencing on seed storage protein accumulation and flour-processing quality in a common wheat somatic variation line. Food Chemistry, 2020, http://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127663.

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