中国农业科学｜山西农大郑军课题组探析山西小麦低分子量麦谷蛋白Glu-A3和Glu-B3位点多样性鉴定及其对品质的影响

山西省小麦种植历史悠久、种质资源丰富，遗传多样性高，历来以优质和抗旱著称，是我国北方小麦生产的代表。山西又是面食王国，仅面食就有上千种做法。小麦低分子量麦谷蛋白（low molecular weight glutenin subunits，LMW-GS）与面粉的吸水率、蛋白质含量、湿面筋含量等品质指标密切相关。山西小麦目前尚无LMW-GS系统研究报道；此外，LMW-GS亚基差异对面粉主要加工品质的效应研究也不全面，这些因素阻碍了利用LMW-GS进行小麦品质的遗传改良。

近期，山西农业大学小麦研究所郑军课题组完成的题为“山西小麦低分子量麦谷蛋白Glu-A3和Glu-B3位点多样性鉴定及其对品质的影响”的研究在《中国农业科学》2025年第58卷24期正式发表。

该研究以421份山西小麦种质资源为材料，包括育成品种270份（占新中国成立以来山西审定品种数量的90%以上）和地方种151份，40份中国小麦核心种质中来源于山西省的地方种和其他111份具有代表性的山西省地方种。利用18个LMW-GS的分子标记鉴定Glu-A3和Glu-B3，分析山西小麦中LMW-GS的多态性信息量、遗传多样性和聚类分析；并研究了不同亚基对面粉理化品质、粉质、拉伸特性和面团黏度特性的影响，为小麦遗传多样性研究及品质改良提供有价值的信息。

整体上看，山西小麦中LMW-GS的多样性丰富。除Glu-A3e和Glu-A3f外的5个亚基，育成品种中的比例均远高于地方种，说明在育种过程中主要亚基得到了加强，种类和数量在组成上更为丰富（图2-a、b）。各亚基在水地和旱地品种间的差异小于地方和育成品种间（图2-c、d）。

图2 Glu-A3在不同品种类型（a、b、c、d）和生态区域（e、f）的数量与频率分布

Glu-A3比例由高到低依次为Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3g、Glu-A3d、Glu-A3f、Glu-A3a和Glu-A3e，Glu-B3比例由高到低依次为Glu-B3g、Glu-B3a、Glu-B3d、Glu-B3i、Glu-B3b、Glu-B3h、Glu-B3e、Glu-B3c和Glu-B3f。山西小麦品种间遗传距离变异范围为0.000—0.667，平均遗传距离为0.253，其中，育成品种的遗传变异范围大于地方种；品种的地域分布和水旱地差异也影响LMW-GS的遗传多样性。Glu-B3a、Glu-B3d和Glu-B3g等主要亚基的分布频率在地方种均高于育成品种。这说明两个位点在育种过程中经历的选择不同，可能原因是A基因组上大多集中了影响产量性状的遗传位点，随着国内外种质资源杂交改良，山西小麦产量在不断提高的过程中Glu-A3主要亚基类型得到了加强，同时引入了新的亚基，使得育成品种Glu-A3种类和数量上更为丰富。而B基因组上与胁迫的耐逆性相关基因较多，山西小麦气候和生态的适应性导致部分遗传区段的组成相对固定，因此Glu-B3在育成品种中多样性低。

图3 Glu-B3在不同品种类型（a、b、c、d）和生态区域（e、f）的数量与频率分布

山西小麦品种间遗传距离变异范围为0.000—0.667，平均遗传距离为0.253，其中，育成品种的遗传变异范围大于地方种；品种的地域分布和水旱地差异也影响LMW-GS的遗传多样性。

图4 品种类型（a）和育成年代（b）对小麦低分子量麦谷蛋白遗传多样性的影响

山西小麦品种的低分子量麦谷蛋白多态性信息含量、基因多样性及遗传距离在不同年代间呈现出明显波动，整体上表现为“先降-后升-再降”的趋势：20世纪70年代下降，21世纪初期逐步回升，近年缓慢下降趋势（图4-b）。这与山西小麦高分子量麦谷蛋白和醇溶蛋白的趋势一致，基本反映了山西小麦遗传育种进程。山西省20世纪60年代后主要通过引进省外和国外品种对地方种进行改良，如通过抗病半矮秆的山前麦和洛夫林系列改善抗病性和丰产性，之后利用远缘杂交、诱变技术和品种间杂交改善品种遗传背景，至20世纪90年代涌现出许多优异品种和资源，如晋麦33、晋麦47、临远7069和临汾5064等优异种质。2000年之后多为对少数主推品种进行改良，导致新审定的品种的遗传相似性增加，LMW-GS整体多样性降低。

随后利用山西小麦系统分析了LMW-GS亚基与24项面粉品质性状之间的关系，分别筛选出6、15和5个与面粉理化品质、加工品质和面团黏度显著相关的亚基。在育种过程中仅利用单个亚基很难满足对综合品质性状的要求，应根据改良目标选择优势互补的亚基效应，在了解单个亚基效应的基础上，注重亚基组合效应。山西农业大学郑军研究员为该文通讯作者，许玉娟和张捷为第一作者。

该研究获得山西省重点研发计划（202302140601001）、山西省小麦育种联合攻关项目（NYGG26-01）、山西省现代农业产业技术体系（2024CYJSTX02）的资助。

全文链接：

《山西小麦低分子量麦谷蛋白Glu-A3和Glu-B3位点多样性鉴定及其对品质的影响》

文献引用：

许玉娟, 张捷, 王天译, 陈浩洋, 赵佳佳, 武棒棒, 郝宇琼, 李晓华, 郑兴卫, 左静静, 郑军. 山西小麦低分子量麦谷蛋白Glu-A3和Glu-B3位点多样性鉴定及其对品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(24): 5110-5127.

XU YuJuan, ZHANG Jie, WANG TianYi, CHEN HaoYang, ZHAO JiaJia, WU BangBang, HAO YuQiong, LI XiaoHua, ZHENG XingWei, ZUO JingJing, ZHENG Jun. Identification of Glu-A3 and Glu-B3 of Low-Molecular-Weight Glutenin in Shanxi Wheat and Its Effect on Quality[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(24): 5110-5127.