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野生二粒小麦(Triticum dicoccoides，AABB，2n=4x=28)拥有丰富的高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）等位变异。因此，其新型HMW-GS的鉴定和利用既能丰富普通小麦HMW-GS基因的遗传多样性，又能为改良普通小麦品质提供基因资源。本研究拟通过对野生二粒小麦D97的x-型HMW-GS，及D97与高产弱筋小麦品种“CN16”杂交高代(＞F9)稳定株系的HMW-GS进行鉴定，在此基础上针对普通小麦Glu-Ax遗传多样性低的问题，对Glu-Ax基因进行分子克隆及其结构分析，并对杂种后代的加工品质进行测定分析，旨在探讨野生二粒小麦对普通小麦HMW-GS遗传基础的丰富潜能和对加工品质的改良潜能。主要研究结果如下:
1.SDS-PAGE显示，D97的“1Bx亚基”的带型很弱，根据电泳迁移率定为“疑似1Bx6.2亚基”。通过质谱分析“疑似1Bx6.2亚基”应属于1Ax亚基的降解产物。基因克隆、序列分析和聚类分析结果显示，D97的1Bx基因全长2354bp，与GenBank数据库中1Bx-null(JQ007588)和1Bx14(KF733216)拥有最高的相似度，分别为98.69％和98.57％。与它们相比，D97的1Bx基因分别含有12和15个单核苷酸多态性位点(SNP);2个缺失片段。其中，缺失的“C”碱基导致氨基酸翻译过程产生了移码突变，致使氨基酸序列在515位出现了提取终止密码子（TAG）。另外D97的1Bx基因的原核表达无表达产物。因此，D97的1Bx基因是沉默的，这是迄今发现的第一个因碱基缺失引起移码突变导致了提前终止密码子产生的Glu-1Bx沉默基因，该研究丰富了1Bx基因的沉默机制。
2.D97的1Ax亚基在SDS-PAGE中的迁移率快于“中国春”的1Dx2亚基和“龙辐麦1号”的1Ax2*亚基，因此将其命名为1Ax2.2亚基。基因克隆和序列分析以及聚类分析结果显示，D97的1Ax2.2基因全长2496bp，编码830个氨基酸残基，通过原核表达证明其具有表达活性。与GenBank数据库中已知的1Ax基因序列相比对，1Ax2.2基因含有17个SNPs，其中11个SNPs属于非同义突变。与1Ax2.2基因相似度最高的是1Ax1基因(KJ531446，X61009)和一个沉默的1Ax-null基因(HQ613179)，相似度均为98.8％，而聚类分析结果显示1Ax22基因与它们未聚在同一分支，表明IAx2.2属于新的等位基因。
3.D97作为父本、CN16作为母本进行远缘杂交得到杂种F1代(AABBD)，将其连续套袋自交并沿着理想的农艺、产量性状进行选育得到的杂种高世代(＞F9)，根尖染色体数目鉴定结果表明均含有42条染色体，处于六倍体状态。SDS-PAGE结果显示，后代在Glu-D1位点均含有母本CN16的1Dx5+1Dy10的组合;在Glu-1Ax位点，后代1-6、5-1、54-2、BAd7-210、11-1和12-1均含有与父本D97相同的1Ax2.2亚基，而后代21-6、17-5和48-1均含有与母本CN16相同的的1Ax1亚基，BAd7-209甚至与双亲的均不同。在Glu-B1位点，既导入了野生二粒小麦D97的1By8亚基，还出现了不同于双亲的1Bx7亚基。因此，通过远缘杂交不仅可以将野生二粒小麦D97的HMW-GSs转移到普通小麦中，而且可产生新的等位变异。品质分析显示，后代1-6、11-1和12-1(1Ax2.2，1Bx20，1Dx5+1Dy10)具有比CN16(1Ax1，1Bx20，1Dx5+1Dy10)更好的品质特性，暗示了1Ax2.2亚基可能比1Ax1亚基具有更好的品质潜能，据此认为，导入的野生二粒小麦HMW-GS不仅能在杂种后代中稳定传递与表达，而且能有效改良小麦品质特性。
4.杂种后代姊妹系BAd7-209和BAd7-210具有已经普通小麦的遗传背景，分别载荷有活性的1Ax1.2和1Ax2.2亚基。分子克隆和序列分析显示，BAd7-210的1Ax2.2基因全长2496bp，编码830个氨基酸。其1Ax2.2基因与D97的1Ax2.2基因具有极高的相似度(99.8％)，仅有4个SNPs，而与CN16的相似度相对较低(98.7％)，含有33个SNPs，这两个1Ax2.2基因紧紧地聚在一支，远离于CN16的1Ax1。因此，BAd7-210的1Ax2.2基因应遗传自父本D97。BAd7-209的1Ax1.2基因全长2514bp，编码836个氨基酸残基。其与GenBank中其它的1Ax同源基因相比，其含有6个SNPs，2个为非同义突变。1Ax1.2基因与D97的1Ax2.2基因和CN16的1Ax1基因均具有相对较低的相似度（94.5％和94.8％），不仅分别有31个和22个SNPs，而且均有1段插入和2段缺失。1Ax1.2基因既不与1Ax2.2也不与1Ax1基因聚在一起，说明BAd7-209的1Ax1.2基因是不同于双亲的1Ax等位基因，属于新的变异，而且其氨基酸多肽变异系数要高于1Ax2.2和1Ax1基因。品质测定结果显示，BAd7-210和BAd7-209不仅均显著优于母本CN16，而且BAd7-210还优于中筋小麦“绵麦37”，BAd7-209甚至优于中强筋小麦“蜀麦482”。BAd7-209(1Ax1.2，1Bx7+1By8，1Dx5+1Dy10)比其姊妹系BAd7-210(1Ax2.2，1Bx7+1By8，1Dx5+1Dy10)具有更好的加工品质，推测1Ax1.2比1Ax2.2亚基具有更好的品质潜能，这可能与1Ax1.2亚基拥有更多的谷氨酰胺残基(Gln)或者更长的肽段有关。因此，野生二粒小麦与普通小麦远缘杂交通过直接转移和产生新突变，均能有效丰富普通小麦中HMW-GSs的遗传基础，使弱筋小麦品种有效地改良为中筋甚至中强筋小麦，充分体现了野生二粒小麦对普通小麦加工品质改良的实用性和有效性。
1.SDS-PAGE显示，D97的“1Bx亚基”的带型很弱，根据电泳迁移率定为“疑似1Bx6.2亚基”。通过质谱分析“疑似1Bx6.2亚基”应属于1Ax亚基的降解产物。基因克隆、序列分析和聚类分析结果显示，D97的1Bx基因全长2354bp，与GenBank数据库中1Bx-null(JQ007588)和1Bx14(KF733216)拥有最高的相似度，分别为98.69％和98.57％。与它们相比，D97的1Bx基因分别含有12和15个单核苷酸多态性位点(SNP);2个缺失片段。其中，缺失的“C”碱基导致氨基酸翻译过程产生了移码突变，致使氨基酸序列在515位出现了提取终止密码子（TAG）。另外D97的1Bx基因的原核表达无表达产物。因此，D97的1Bx基因是沉默的，这是迄今发现的第一个因碱基缺失引起移码突变导致了提前终止密码子产生的Glu-1Bx沉默基因，该研究丰富了1Bx基因的沉默机制。
2.D97的1Ax亚基在SDS-PAGE中的迁移率快于“中国春”的1Dx2亚基和“龙辐麦1号”的1Ax2*亚基，因此将其命名为1Ax2.2亚基。基因克隆和序列分析以及聚类分析结果显示，D97的1Ax2.2基因全长2496bp，编码830个氨基酸残基，通过原核表达证明其具有表达活性。与GenBank数据库中已知的1Ax基因序列相比对，1Ax2.2基因含有17个SNPs，其中11个SNPs属于非同义突变。与1Ax2.2基因相似度最高的是1Ax1基因(KJ531446，X61009)和一个沉默的1Ax-null基因(HQ613179)，相似度均为98.8％，而聚类分析结果显示1Ax22基因与它们未聚在同一分支，表明IAx2.2属于新的等位基因。
3.D97作为父本、CN16作为母本进行远缘杂交得到杂种F1代(AABBD)，将其连续套袋自交并沿着理想的农艺、产量性状进行选育得到的杂种高世代(＞F9)，根尖染色体数目鉴定结果表明均含有42条染色体，处于六倍体状态。SDS-PAGE结果显示，后代在Glu-D1位点均含有母本CN16的1Dx5+1Dy10的组合;在Glu-1Ax位点，后代1-6、5-1、54-2、BAd7-210、11-1和12-1均含有与父本D97相同的1Ax2.2亚基，而后代21-6、17-5和48-1均含有与母本CN16相同的的1Ax1亚基，BAd7-209甚至与双亲的均不同。在Glu-B1位点，既导入了野生二粒小麦D97的1By8亚基，还出现了不同于双亲的1Bx7亚基。因此，通过远缘杂交不仅可以将野生二粒小麦D97的HMW-GSs转移到普通小麦中，而且可产生新的等位变异。品质分析显示，后代1-6、11-1和12-1(1Ax2.2，1Bx20，1Dx5+1Dy10)具有比CN16(1Ax1，1Bx20，1Dx5+1Dy10)更好的品质特性，暗示了1Ax2.2亚基可能比1Ax1亚基具有更好的品质潜能，据此认为，导入的野生二粒小麦HMW-GS不仅能在杂种后代中稳定传递与表达，而且能有效改良小麦品质特性。
4.杂种后代姊妹系BAd7-209和BAd7-210具有已经普通小麦的遗传背景，分别载荷有活性的1Ax1.2和1Ax2.2亚基。分子克隆和序列分析显示，BAd7-210的1Ax2.2基因全长2496bp，编码830个氨基酸。其1Ax2.2基因与D97的1Ax2.2基因具有极高的相似度(99.8％)，仅有4个SNPs，而与CN16的相似度相对较低(98.7％)，含有33个SNPs，这两个1Ax2.2基因紧紧地聚在一支，远离于CN16的1Ax1。因此，BAd7-210的1Ax2.2基因应遗传自父本D97。BAd7-209的1Ax1.2基因全长2514bp，编码836个氨基酸残基。其与GenBank中其它的1Ax同源基因相比，其含有6个SNPs，2个为非同义突变。1Ax1.2基因与D97的1Ax2.2基因和CN16的1Ax1基因均具有相对较低的相似度（94.5％和94.8％），不仅分别有31个和22个SNPs，而且均有1段插入和2段缺失。1Ax1.2基因既不与1Ax2.2也不与1Ax1基因聚在一起，说明BAd7-209的1Ax1.2基因是不同于双亲的1Ax等位基因，属于新的变异，而且其氨基酸多肽变异系数要高于1Ax2.2和1Ax1基因。品质测定结果显示，BAd7-210和BAd7-209不仅均显著优于母本CN16，而且BAd7-210还优于中筋小麦“绵麦37”，BAd7-209甚至优于中强筋小麦“蜀麦482”。BAd7-209(1Ax1.2，1Bx7+1By8，1Dx5+1Dy10)比其姊妹系BAd7-210(1Ax2.2，1Bx7+1By8，1Dx5+1Dy10)具有更好的加工品质，推测1Ax1.2比1Ax2.2亚基具有更好的品质潜能，这可能与1Ax1.2亚基拥有更多的谷氨酰胺残基(Gln)或者更长的肽段有关。因此，野生二粒小麦与普通小麦远缘杂交通过直接转移和产生新突变，均能有效丰富普通小麦中HMW-GSs的遗传基础，使弱筋小麦品种有效地改良为中筋甚至中强筋小麦，充分体现了野生二粒小麦对普通小麦加工品质改良的实用性和有效性。