不同温度型小麦胚乳细胞增殖和籽粒生长动态及其相关性分析

【目的】分析不同温度型小麦胚乳细胞增殖、籽粒体积和干质量的增长动态以及胚乳细胞数与籽粒干质量和体积的相关性,以期进行为不同温度型小麦的利用和优良品种的选育提供理论依据。【方法】采用胚乳细胞染色、分离、显微镜下计数等方法,研究冷型小麦小偃6号、陕229、RB6和暖型小麦9430、NR9405、偃师9号的胚乳细胞增殖动态、籽粒体积和干质量的增长特性,以及胚乳细胞数与籽粒体积和干质量的相关性。【结果】小麦胚乳细胞增殖过程分为渐增期、快增期和缓增期3个阶段。在胚乳细胞快增期,冷型小麦增长比暖型小麦快,在缓增期,冷型小麦各品种胚乳细胞数较暖型小麦多;冷型小麦籽粒体积和干质量在胚乳细胞数缓增期较暖型小麦大;小麦籽粒胚乳细胞数与籽粒干质量和体积均呈极显著正相关,胚乳细胞数与籽粒干质量的决定系数R2为0.814,与籽粒体积的决定系数R2为0.900。【结论】冷型小麦各品种籽粒最终的胚乳细胞数较暖型小麦多,籽粒体积和干质量在胚乳细胞数缓增期较暖型小麦大;胚乳细胞数与籽粒干质量和体积均呈极显著正相关。     

小麦胚乳A、B型淀粉粒理化特性研究

【目的】研究小麦胚乳A、B型淀粉粒对其理化特性的影响。【方法】利用扫描电镜对4个小麦品种籽粒发育不同时期自然断面和分离提纯的A、B型淀粉粒进行观察;用直链、支链淀粉试剂盒对籽粒不同发育时期胚乳中A、B型淀粉粒的直链、支链淀粉含量进行测定;成熟籽粒A、B型淀粉粒膨胀势依据McCormick的方法进行了测定。【结果】小麦胚乳淀粉粒形态出现规则形状和反常态,胚乳淀粉粒中直链淀粉形成早于支链淀粉,但最终积累量支链淀粉大于直链淀粉。供试的4个品种中,B型淀粉粒膨胀势均大于各自A型淀粉粒的膨胀势。【结论】小麦胚乳A型和B型淀粉粒从形态上分为常规型和反常型。成熟小麦胚乳A、B型淀粉粒中,支链淀粉的含量大于直链淀粉,且与总淀粉含量呈正相关趋势。B型淀粉粒的膨胀势大于A型淀粉粒。     

拔节期低温对小麦穗花发育与籽粒淀粉粒分布的影响

为明确拔节期低温胁迫对小麦穗花发育与籽粒淀粉粒分布的影响,以‘宁麦13’、‘华成3366’等8个小麦品种为材料,设置拔节期夜间低温处理,研究低温对小麦籽粒产量、穗花发育与胚乳淀粉粒分布特征的影响。结果表明,拔节期低温显著降低小麦籽粒产量,低温处理产量较对照降低46.55%～66.09%。低温处理穗数、穗粒数与籽粒质量分别较对照降低2%～31%、17%～55%与4%～26%。可见,拔节期低温对小麦穗粒数影响最大,籽粒质量次之,穗数最小。拔节期低温显著降低小麦的总小穗数,主要是由顶部败育小穗数与基部败育小穗数增加造成。低温显著降低小麦总小花数、结实小花数,其中对基部结实小花数和弱势结实小花数影响更大。低温胁迫显著降低籽粒B型淀粉粒体积、表面积百分比,其中与2.8μm淀粉粒组相比,低温对2.8～10μm淀粉粒组体积、表面积百分比的降幅更大。拔节期低温对B、A型淀粉粒数目百分比无显著影响。可见,本试验中小麦拔节期低温不利于籽粒B型淀粉粒的生长,即其个体体积的增大。     

施硫时期对小麦颖果和胚乳发育的影响

[目的]本文旨在探究施硫时期对小麦颖果和胚乳发育的影响。[方法]以‘扬麦16’为材料,研究了播种期、拔节期、孕穗期、开花期各施60 kg·hm~(-2)硫肥对小麦颖果发育形态、胚乳中蛋白和淀粉分布与积累的影响,以不施硫肥为对照。[结果]施硫使小麦灌浆中后期颖果长度、宽度、周长、投影面积和干、鲜质量增加,发育后期颖果投影面积增加了0.5%~18.7%;在孕穗期施硫显著增加胚乳细胞数,相对增加量为92%~97%。胚乳中蛋白体总面积因施硫而增加,而小淀粉粒总面积则降低。施用硫肥提高了籽粒各层蛋白质含量,主要调控皮层和外胚乳中淀粉含量。各施硫时期对籽粒蛋白质和淀粉分布及含量的影响从大到小依次为孕穗期、播种期、开花期、拔节期。[结论]施硫提高胚乳细胞数,增大籽粒库容;提高了灌浆中期蛋白体的比例,有利于成熟籽粒蛋白质的积累,并以孕穗期施硫处理调控效果最好。     

3类谷物胚乳淀粉体形态发育的比较

以小麦、水稻和玉米不同发育天数的颖果和成熟籽粒为试材,对这3类谷物近糊粉层、中央胚乳细胞内淀粉体的发育过程及成熟籽粒淀粉粒的形态结构进行系统观察和比较。结果表明:①随着颖果的生长,这3类谷物中央胚乳细胞淀粉体形态发生不同转变,小麦由长条形转变为不规则形,水稻由梭形向椭球形转变,玉米由圆球形转变为不规则形。②在颖果发育后期,小麦、水稻和玉米近糊粉层胚乳细胞中淀粉体体积明显小于中央胚乳。③在成熟籽粒里,小麦淀粉体分圆饼状大淀粉体和圆球状或不规则状小淀粉体,水稻淀粉体以椭球状为主,内部淀粉粒呈棱角状,少量淀粉体呈圆球状,玉米淀粉粒呈不规则状和圆球状。④小麦淀粉粒度分布范围最广,玉米次之,水稻最低;平均直径由大到小依次为玉米、小麦、水稻。⑤小麦、水稻、玉米胚乳中均存在单粒和复粒淀粉体,其中小麦和玉米以单粒淀粉体为主,水稻以复粒淀粉体为主。证明在胚乳不同部位,这3类谷物淀粉体的发育和形态上存在较多异同点。     

黑麦染色体1R对小麦幼穗培养中染色体稳定性的影响

使用 5个不同的小麦品种和小麦 -黑麦 1R染色体单体和二体附加系进行组织培养 ,研究了再分化培养基上长出的根的染色体数。发现 5个小麦品种的再生根尖的染色体都有丢失的现象 ,指出组织培养诱导了小麦培养中的细胞的染色体的不稳定性。不同的小麦品种在培养中的细胞稳定性在品种间存在着一定的差异 ,1RS/ 1BL易位系的染色体在培养中丢失较多。黑麦的 1R染色体附加到小麦 ,增加了小麦染色体的不稳定性 ,其中单体附加诱导染色体不稳定性的作用大于二体附加。本实验没有观察到小麦不同品种的组织培养能力和细胞学稳定性间的相关性。文中讨论了利用组织培养诱导染色体易位的可能性。     

糯小麦胚乳发育过程中淀粉粒形态变化及A、B型淀粉粒的显微观察

利用扫描电子显微镜对小麦胚乳发育过程中淀粉粒的形态和成熟胚乳中的A、B型淀粉粒进行观察。电子显微镜扫描结果显示,花后5~10d,糯小麦胚乳中可见到一些体积较小的A型淀粉粒,10~15d以A型淀粉粒数量增多和体积增大为主;B型淀粉粒在花后15d已经形成,但此时B型淀粉粒的数量少;花后20d—成熟前B型淀粉粒的数量和体积逐渐增长。糯小麦成熟籽粒胚乳中淀粉粒的直径分布为0.96~34.92μm。与普通小麦相比,糯小麦A型淀粉粒的形状较扁平;表面没有普通小麦光滑;B型淀粉粒的形状比普通小麦更无规则,且更容易发生聚集现象。另外,发现在A型淀粉粒上有许多孔洞;在5 000倍数下观察,发现这些孔洞结构从A型淀粉粒表面一直延伸到其内部。     

外源激素对小麦胚乳细胞大小淀粉粒发生发育的影响

用外源激素乙烯和ABA(脱落酸)喷施小麦麦穗后,观察不同时期的胚乳细胞中大小淀粉粒的发生、发育情况,并测定大淀粉粒的体积。结果表明乙烯和ABA不能影响小麦胚乳中的大、小淀粉粒发生时期和大淀粉粒的大小。     

鲁麦21和济南17胚乳发育过程中淀粉粒的动态变化

 【目的】以2个不同品质类型的小麦品种为供试材料,分析小麦胚乳中淀粉粒的分布特征和变化特点。【方法】选用鲁麦21（弱筋）和济南17（强筋）两个小麦品种,利用激光衍射粒度分析仪研究其胚乳发育过程中淀粉粒的积累动态。【结果】花后不同时期小麦胚乳淀粉粒数目的变化均呈单峰曲线,峰值出现在0.5～1.1μm。花后7 d,A-型淀粉粒已经出现,最大直径20μm;花后10 d,淀粉粒直径范围扩大到30μm;至花后14 d, B-型淀粉粒开始产生;花后21 d又产生了一个新淀粉粒群体,即C-型淀粉粒;花后24～28 d,籽粒中新淀粉粒的产生仍在继续;花后35 d,主要是最小粒径淀粉粒直径的扩大。与强筋小麦济南17相比较,花后7～14 d,弱筋品种鲁麦21胚乳中小于0.6μm的淀粉粒数目百分比较低,大于0.6μm的淀粉粒数目百分比较高,花后17～28 d则相反。【结论】灌浆前期鲁麦21胚乳中淀粉粒的增长速率较快,而灌浆后期新淀粉粒合成能力较强。成熟期,济南17籽粒中的B-型淀粉粒所占体积和表面积百分比较高,而弱筋小麦鲁麦21的A-型淀粉粒体积和表面积百分比较高。     

小麦籽粒胚乳细胞增殖动态及其与粒重的关系

以扬麦１５８、铁杆小麦为研究材料，于１９９１～１９９４年研究了胚乳细胞增殖动态及其与籽粒形态发育和粒重的关系，小麦籽粒胚乳细胞数在花后１４ｄ基本决定，增殖动态可用Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程拟合，决定系数达极显著水平。籽粒胚乳细胞数目、胚乳细胞充实度（单个细胞重量）与粒重均存在显著或极显著正相关，ｒ值分别为０．８３６０＊＊和０．６９７２＊。粒位间胚乳细胞数顺序，４粒小穗为２＞３＞１＞４，３粒小穗为２＞１＞３。强势粒胚乳细胞起始生长势、细胞最大分裂速率、胚乳细胞分裂各时期新增比率均高于弱势粒，且活跃分裂期较长，胚乳细胞数较弱势粒多，差异达极显著水平。通径分析表明籽粒胚乳细胞数目对粒重的影响最大，单个胚乳细胞重量次之。     

黑麦Imperial与KingⅡ中白粉病抗性基因的染色体定位

[目的]将黑麦Imperial及KingⅡ所带的白粉病抗性基因定位在染色体上,为其在小麦育种中的应用奠定基础。[方法]以2套小麦-黑麦附加系(中国春×Imperial和Holdfast×KingⅡ)为研究材料,研究黑麦Imperial及KingⅡ中白粉病抗性基因的染色体位置。[结果]中国春×Imperial的附加系6R和Holdfast×KingⅡ的附加系3R和6R对白粉病具有免疫力。这说明黑麦Imperial的白粉病抗性基因位于6R染色体上,而黑麦KingⅡ中白粉病抗性基因位于3R和6R染色体上。黑麦KingⅡ的3R染色体上的白粉病抗性基因可能是新基因,为小麦育种提供了新的白粉病抗原。这说明3R和6R染色体上的白粉病抗性基因可在小麦中表达。[结论]该研究为将黑麦白粉病抗性基因导入小麦提供了依据。     

黑麦抗条锈病基因对小麦高产品种绵阳11的直接转移

使用小麦高产品种绵阳 11的套袋自交纯系为受体 ,白粒黑麦自交系为供体 ,选育了高抗条锈病和中抗白粉病的小麦新品系 98- 10 5 4系列。研究证明它们的抗性来源于小麦 6B染色体和黑麦 6R染色体的易位 ,含有与Yr9和绵阳 11的抗条锈病基因不同的新基因 ,暂时命名为YrBL。同时指出所得的 6R易位系是研究易位效应和基因表达的优良材料 ,在小麦育种中有重要应用价值     

不同大麦淀粉胚乳细胞中淀粉和贮藏蛋白的积累

 对3个不同类型的大麦亚种华7618(粉质胚乳)、20A2(角质胚乳)和华2012(中间型)在其淀粉胚乳发育进程中，细胞内淀粉体和蛋白质体的发生、积累过程以及它们的形态变化作了光镜和透射电镜的连续观察。结果表明，粉质大麦华7618，胚乳细胞中大淀粉体增长最快，成熟时体积最大，小淀粉粒数量最多，蛋白质含量低，千粒重最大；角质大麦20A2，胚乳细胞中大淀粉体增长最慢，成熟时体积最小，小淀粉粒数量最少，蛋白质含量高，千粒重最小；中间型大麦华2012则介乎于两者之间。大淀粉体均只含1粒大淀粉粒，大淀粉体的数量在开花第13天以后基本不再增加；蛋白质体在颖果发育前期呈球状颗粒分散于淀粉体间，在颖果发育后期蛋白质体相互融合，沉积在淀粉体之间。在颖果发育中期，淀粉胚乳细胞的核逐步发生变形和解体，而小淀粉粒均在胚乳细胞核解体期间或解体之后发生。     

干旱胁迫对小麦不同品种胚乳淀粉结构和理化特性的影响

【目的】全面了解干旱胁迫对小麦不同品种胚乳淀粉组成、粒度分布、糊化特性以及晶体特性的影响,揭示小麦淀粉结构与理化特性的内在关系。【方法】2013—2015年度以小麦品种京冬8(JD8)、河农825(HN825)、冀麦585(JM585)、农大211(ND211)为试验材料,设节水灌溉(W)和旱作(D)2种处理,研究干旱胁迫对小麦胚乳淀粉结构及其理化特性的影响。【结果】干旱胁迫显著抑制了小麦胚乳淀粉的积累,但对小麦淀粉直/支比的影响不显著。小麦胚乳淀粉粒体积、表面积和数目分布均呈双峰曲线变化,干旱胁迫对淀粉粒粒度分布的影响因基因型和粒径大小的不同而存在差异,其中对粒径5μm淀粉粒的表面积、数目分布影响最大。干旱胁迫未改变小麦胚乳淀粉的晶体类型,但显著提高了小麦淀粉的结晶度,对小麦淀粉X-衍射图谱中各尖峰强度的影响因品种和衍射角的不同而存在差异。干旱胁迫显著提高了小麦淀粉的低谷黏度和糊化温度,延长了糊化时间,但显著降低了小麦淀粉的峰值黏度和稀懈值,对终结黏度和回生值的影响存在基因型差异。相关分析表明,小麦胚乳淀粉结晶度与总淀粉和直链淀粉含量呈显著负相关,与支链淀粉呈显著正相关。总淀粉含量与峰值黏度呈显著正相关。直链淀粉含量与峰值黏度和稀懈值呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关。支链淀粉含量与糊化特性的相关性不显著,而淀粉直/支比仅与糊化时间呈显著负相关。小麦胚乳淀粉中粒径5μm和10μm的淀粉粒体积百分比与终结黏度和回生值均分别呈显著、极显著负相关,而粒径15μm的淀粉粒与终结黏度和回生值均呈显著正相关。小麦淀粉粒体积分布与结晶度的相关性不显著。小麦淀粉糊化峰值黏度和稀懈值与结晶度分别呈极显著和显著负相关,而糊化温度与结晶度呈显著正相关。【结论】干旱胁迫改变了小麦胚乳淀粉组分、粒度分布、结晶度及其主要糊化参数。小麦胚乳淀粉结构与晶体特性和糊化特性之间均存在明显的相关性,表明干旱对小麦淀粉结构的影响,间接影响了其理化特性,因此,可以通过调节水分条件来生产一定品质的小麦。     

小麦、黑麦未成熟胚乳植株的诱导

本试验以 MS 培养基为基础,调节生长素与细胞分裂素的不同浓度,诱导了小麦及黑麦未成熟胚乳长成了植株。     

强筋小麦胚乳淀粉粒度分布特征及其对弱光的响应

 【目的】揭示强筋小麦淀粉粒度分布特征,探讨小麦挑旗后不同阶段弱光对其胚乳淀粉粒度分布特征的影响。【方法】利用自制遮荫棚设挑旗-开花、花后1～10 d、花后11～20 d、花后21～30 d弱光处理,以大田种植小麦为对照,对2个强筋小麦品种（藁城8901和济南17）在不同弱光处理下胚乳中淀粉粒的数目、体积和表面积分布进行分析测定。【结果】小麦胚乳不同粒径淀粉粒数目分布呈单峰曲线变化,体积和表面积分布均呈双峰曲线变化。B型淀粉粒（直径<10 µm）占胚乳淀粉粒数目、体积和表面积的百分数分别为99.89%、46.85%和84.43%,A型淀粉粒（直径≥10 µm）的值分别为0.11%、53.15%和15.57%。挑旗后不同阶段弱光处理对小麦胚乳淀粉粒的数目、体积和表面积分布均有明显影响。花后11～20 d弱光处理时A型淀粉粒的数目百分数显著降低,其它处理变化不明显;弱光对B型淀粉粒内部的数目分布状况影响显著,且此影响存在遮光时期、基因型和粒位的差异。挑旗～开花弱光处理后,藁城8901强势粒BS型（直径<1 µm）淀粉粒数目降低,BL型（直径1～10 µm）淀粉粒升高,而弱势粒呈相反趋势;济南17强势粒的淀粉粒数目分布变化不显著,而弱势粒BS型淀粉粒数目降低,BL型淀粉粒升高。灌浆前期弱光处理提高小麦胚乳中BS型淀粉粒数目,中后期弱光处理提高BL型淀粉粒数目,且中期弱光处理的作用大于后期。2个品种B型淀粉粒的体积和表面积在灌浆前期弱光处理后显著提高,而A型淀粉粒的体积和表面积降低;挑旗～开花和灌浆中后期弱光处理后,A和B型淀粉粒的体积和表面积变化呈现与灌浆前期相反的趋势。【结论】强筋小麦胚乳淀粉粒数目分布呈单峰曲线变化,体积和表面积分布呈双峰曲线变化。弱光对强筋小麦胚乳淀粉粒度分布存在显著影响。     

遗传转移的MADI过程

单体附加在小麦细胞中的黑麦染色体,在减数分裂过程中高频率地断裂,破碎和丢失。它们同时引起小麦染色体的断裂和丢失。断裂的黑麦和小麦染色体,以较高频率重新融合形成罗伯逊易位。破碎的黑麦染色体的DNA片段,可以整合在小麦染色体上,完成遗传的转移。本研究发现的这种通过染色体的“单体附加一破碎一整合”过程实现遗传转移的方式,简称为“MADI”(美代)过程,为把外源种质导入栽培植物的研究提供了一种有效的方法。     

高温和外源ABA对不同持绿型小麦品种籽粒发育及内源激素含量的影响

【目的】探讨花后高温和外源脱落酸（ABA）对不同持绿型小麦籽粒胚乳细胞增殖、籽粒灌浆和内源激素的影响,为高温逆境下采用激素调控措施提高粒重提供理论依据。【方法】选用持绿型汶农6号和非持绿型济麦20,花后1-5 d,用透明聚乙烯塑料膜搭设增温棚进行高温处理,同时花后1-3 d喷施10 mg?L-1的ABA于穗部,用量100 mL?m-2,3次重复。定期取籽粒样,用高效液相色谱法测定4种内源激素,用简易胚乳细胞计数法测定胚乳细胞数目,Richard方程对籽粒增重及胚乳细胞增殖动态模拟并计算相关参数。【结果】高温处理显著降低了两品种强弱势籽粒的胚乳细胞数目,降低胚乳细胞增殖速率,但延长了籽粒胚乳细胞活跃分裂期和实际分裂终期;显著降低两品种弱势籽粒的灌浆速率,缩短了两品种弱势粒的生长活跃期及实际灌浆终期。高温处理显著降低两品种千粒重和穗粒数,其中汶农6号强、弱势粒分别减少3.7和8.2 粒/穗,济麦20强、弱势粒分别减少1.3和4.3 粒/穗;显著降低两品种产量,汶农6号和济麦20产量分别降低19.65%和26.22%。常温及高温下喷施ABA均显著提高了两品种灌浆速率,提高了籽粒胚乳细胞增殖速率,扩大胚乳细胞数目。高温处理降低了强弱势籽粒ZR含量,显著提高了济麦20强、弱势粒花后3-27 d的GA3含量,显著提高汶农6号花后12-27 d的GA3含量;但降低了弱势粒花后15-27 d的IAA含量。高温处理下喷施ABA,降低了济麦20强势粒花后3-9 d ZR含量,但显著提高济麦20强势粒花后3-28 d内源ABA含量,显著提高汶农6号强势粒花后3-18 d ABA含量。常温下喷施ABA显著降低了济麦20和汶农6号强、弱势粒的GA3含量;高温下喷施ABA,显著降低了汶农6号强弱势粒的GA3含量,降低济麦20强势粒花后3-12 d的GA3含量,显著降低弱势粒花后6-15 d的GA3含量。常温下喷施ABA显著提高济麦20强势粒花后12-18 d的IAA含量;提高了汶农6号强势粒花后6-18 d IAA含量,显著提高两品种弱势粒花后6-27 d IAA含量。持绿型汶农6号的千粒重和产量均显著大于非持绿型济麦20。【结论】高温胁迫对非持绿型品种的产量和两品种弱势粒粒数影响较大,高温降低了两品种籽粒胚乳细胞数目,降低籽粒灌浆速率,最终导致粒重及产量降低。喷施外源ABA通过调节内源激素水平,促进胚乳细胞分裂,扩大了常温及高温下籽粒库容量,提高了籽粒灌浆速率,从而提高了籽粒产量。