淀粉積累規(guī)律及含量對小麥品質(zhì)的影響及黑麥染色體對小麥貯藏蛋白表達的影響研究.pdf

1、隨著生活水平的提高，人們對小麥的加工品質(zhì)提出了更高的要求。小麥籽粒中的貯藏蛋白和淀粉組分對小麥的加工品質(zhì)有著非常重要的影響。長期以來，在小麥品質(zhì)改良研究中人們只重視蛋白質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)對小麥加工品質(zhì)的影響，而占小麥胚乳70％的淀粉對小麥加工品質(zhì)的影響則研究不夠深入，因此全面了解小麥淀粉組分的積累規(guī)律及其含量對小麥品質(zhì)的影響必然有助于小麥品質(zhì)改良的研究。 黑麥?zhǔn)切←湹闹匾壏N屬植物，攜帶有大量抗病、抗逆、增產(chǎn)的基因。在近30年的小麥

2、育種中，小麥一黑麥附加系作為向小麥遺傳背景中導(dǎo)入黑麥外源遺傳物質(zhì)的橋梁材料，在小麥育種材料的創(chuàng)制中有不可取代的地位。選用不同遺傳背景的小麥.黑麥雙二倍體及附加系材料，可了解不同遺傳背景的黑麥染色體對普通小麥主要高分子量谷蛋白亞基(HMW-GS)和醇溶蛋白組成的影響，為更好地利用黑麥優(yōu)異基因提供指導(dǎo)。 本研究選用遺傳背景相同的5個小麥姊妹系材料(J655、J210、J309-2、J285和J724)進行籽粒主要貯藏蛋白組分分析，從

3、中篩選出具有相同高分子量谷蛋白亞基組成和醇溶蛋白組分的材料，進行淀粉組分積累規(guī)律研究和淀粉含量與品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析，以排除蛋白對小麥品質(zhì)的干擾，更加明確了淀粉組分對小麥品質(zhì)的貢獻。另外選用普通小麥?zhǔn)荏w親本Holdfast(2n=42)、中國春(2n=42)和黑麥供體親本King(2n=14)、Impire(2n=14)及其雙二倍體(2n=56)和二體附加系(2n=44)作為供試材料，對其進行高分子量谷蛋白亞基組成和醇溶蛋白組分分析，探

4、討了黑麥基因組以及不同黑麥染色體在普通小麥遺傳背景中對籽粒貯藏蛋白表達的影響。研究結(jié)果如下： 1.材料J655、J309-2、J210的HMW-GS組成完全一致，都為N，7+8，2+12。J724的HMW-GS在Glu-1A位點上只有一種亞基類型，亞基類型為2；在Glu-1B位點上有2種變異：7+8和14+15，變異率較大；在Glu-1D位點上無變異，亞基類型為：2+12。J285的HMW-GS在Glu-1A上有2種亞基類型：1

5、和null，在Glu-1B上有2種亞基組合形式：2+12和5+10，變異率較大，在Glu-1D位點上無變異，亞基類型為：2+12。J655、J309-2和J210在醇溶蛋白組分上沒有任何差異。J285在ω、γ和α區(qū)都存在兩種蛋白條帶組成形式，J724醇溶蛋白的變異條帶則主要存在于γ和ω區(qū)，分別有兩種形式，只有一條泳道在β區(qū)出現(xiàn)了變異。以上結(jié)果表明即使是高代材料高分子量谷蛋白亞基和醇溶蛋白組分仍可能不純合，因此在小麥品質(zhì)育種過程中要注意高

6、代材料中蛋白質(zhì)組分的選擇。 2.3個材料淀粉各組分積累變化趨勢相似。灌漿中后期支鏈淀粉積累速率大于直鏈淀粉。J655直鏈淀粉含量最高，支鏈淀粉含量最低，直支比值最大，J309-2直鏈淀粉含量最低，支鏈淀粉含量最高，直支比值最小。此結(jié)果表明姊妹系材料在淀粉各組分積累趨勢上差異不大，但灌漿后期淀粉組分的積累量仍存在差異。因此可以通過灌漿中后期的田間水肥管理調(diào)節(jié)淀粉各組分的積累，特別是支鏈淀粉，有利于專用型小麥的培育。 3.將

7、J655，J309-2，J210灌漿后的最終淀粉含量與小麥品質(zhì)指標(biāo)進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：(1)直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量、總淀粉含量呈顯著負相關(guān)關(guān)系，與直支比值呈顯著正相關(guān)關(guān)系，(2)直鏈淀粉含量與降落值、面筋指數(shù)呈顯著負相關(guān)關(guān)系，支鏈淀粉含量和總淀粉含量與面筋指數(shù)里顯著正相關(guān)關(guān)系。(3)直鏈淀粉含量和直支比值與吸水率呈顯著負相關(guān)關(guān)系，支鏈淀粉含量和總淀粉含量與吸水率呈顯著正相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明支鏈淀粉含量對總淀粉含量貢獻較大，且對面筋質(zhì)量

8、有正向影響，因此可以通過支鏈淀粉含量這一指標(biāo)來反映面筋質(zhì)量的優(yōu)劣。 4.對兩套小麥-黑麥附加系及其各自的雙二倍體材料進行籽粒主要貯藏蛋白組分分析發(fā)現(xiàn)：(1)兩份雙二倍體的HMW-GS都表達出小麥親本帶型和一條遷移率與雙親不一致的條帶，醇溶蛋白呈共顯性表達。(2)Holdfast-King的1R附加系HMW-GS帶型與其雙二倍體帶型一致，醇溶蛋白呈共顯性表達；3R附加系的HMW-GS缺失受體親本條帶并表達出一條遷移率與雙親有差異的

9、條帶，其醇溶蛋白缺失受體親本條帶；其余附加系(2K，4R-7R)的HMW-GS和醇溶蛋白帶型與其受體親本帶型一致。(3)中國春-Impire的1R附加系HMW-GS帶型與其雙二倍體一致，醇溶蛋白只表現(xiàn)受體小麥親本帶型，2R到7R附加系的HM-GS和醇溶蛋白帶型與都與小麥親本帶型一致。這表明小麥-黑麥異源雙二倍體中小麥和黑麥的基因組會相互影響，引起籽粒貯藏蛋白組成表達上的差異；同一種黑麥的不同染色體對籽粒貯藏蛋白組成表達的影響也有差異。