两种水分条件下小麦花后蔗糖积累转运的生理与遗传特性分析

为探究干旱调控小麦花后蔗糖积累转运的时空生理特性与遗传变异,以不同地理来源的196份冬小麦品种(系)组成的自然群体为试验材料,在干旱胁迫(DS)和灌溉(WW)条件下,测定小麦不同发育时期各器官蔗糖含量、转运率及其对籽粒灌浆的贡献率表型,并进行相关性、表型变异及聚类分析。结果表明,该群体各目标性状表型变异系数(DS:13.57%~80.60%;WW:20.90%~72.55%)和多样性指数(DS:0.42~0.89;WW:0.45~0.87)均较高,遗传力较低(DS:0.31~0.64;WW:0.29~0.65)。其中,水分、发育阶段和器官是影响各目标性状表型变异的主要因子。干旱胁迫显著提高了不同营养器官蔗糖积累量和向籽粒的转运量。灌浆中期蔗糖含量(4.73~60.20 mg·g-1)显著高于开花期(3.67~34.33 mg·g-1)和成熟期(2.18~16.02 mg·g-1);穗下节和倒二节各表型值均显著高于其他组织器官,花前蔗糖转运效率(DS:42.5%~65.98%;WW:39.60%~53.72%)及其对籽粒灌浆的贡献率(DS:0.39%~3.50%;WW:0.25%~2.79%)均显著高于花后蔗糖转运效率(DS:35.97%~58.21%;WW:33.94%~49.64%)及其对籽粒灌浆的贡献率(DS:0.20%~2.51%;WW:0.18%~1.30%)。开花期和灌浆中期不同器官蔗糖含量与转运率及其对籽粒灌浆的贡献率间呈显著正相关(r=0.12~0.81和r=0.27~0.71)。通过对穗下节和倒二节蔗糖积累转运相关性状聚类可将该群体划为4类,得到11份在2种水分条件下蔗糖积累转运效率均较高的品种(系)。本研究结果为小麦抗旱优异种质挖掘和抗旱遗传改良提供了理论依据。     

小麦(Triticum aestivum)蔗糖关键合成酶基因TaSPP2克隆与结构分析

磷酸蔗糖磷酸化酶(sucrose phosphate phosphatase,SPP)是蔗糖合成最后步骤的关键酶,在参与小麦(Triticum aestivum)蔗糖代谢转运和籽粒灌浆中起重要作用。为了在基因组DNA水平上揭示小麦SPP酶基因的结构特征,预测该基因所编码蛋白特性,本研究通过克隆小麦SPP酶全长基因,利用生物信息学方法,从基因结构、理化特性、进化关系、亚细胞定位、跨膜结构和二级结构等方面对该基因进行了预测和分析。结果表明:通过克隆、测序和拼接,获得小麦磷酸蔗糖磷酸化酶基因(TaSPP2),该基因全长2865 bp,包含8个外显子区和7个内含子区,被定位在小麦D基因组上。TaSPP2与粗山羊草(Aegilops tauschii)亲缘关系最近。该基因编码的蛋白分子量为47.19 kD,等电点为6.04,含有38处磷酸化位点,不含跨膜区,属于非分泌型亲水胞内蛋白。二级结构以无规则卷曲为主(45.02%),其次是α-螺旋占和延长链,无β-转角。本研究结果将为进一步验证和解析小麦TaSPP2基因的功能提供理论依据。