小麦Wx基因突变体的建立及其淀粉特性的研究

以小麦品种藁城8901为母本，糯麦1号为父本，用“单粒传”法构建了一个含有8种Wx基因突变类型的重组自交系群体 (RIL) 。应用改良的SDS-PAGE方法对RIL-7的Wx基因突变类型进行检测，发现在228个株系中，正常类型的株系有34个，Wx-A1突变体为26个，Wx-B1突变体为32个，Wx-D1突变体30个，Wx-A1和Wx-B1位点同时突变的有28个，Wx-A1和Wx-D1位点同时突变的有20个，Wx-B1和Wx-D1位点同时突变的为28个，3个Wx基因位点均突变的为16个。卡方测验证明，3个Wx基因位点的突变符合孟德尔遗传规律，属于质量性状遗传。田间试验表明，8种类型之间在初花期、株高和穗粒数上无显著差异，但在穗长、每穗小穗数和千粒重上Wx-A1突变型显著低于其他7种类型，而7种类型间无显著差异。淀粉特性研究表明，不同Wx蛋白缺失显著影响直链淀粉含量、淀粉糊化特性和淀粉凝胶的质构剖面分析 (TPA) 特性。正常类型的直链淀粉含量最高(20.8%)，糯麦的最低(1.1%)。糯麦淀粉的峰值黏度和稀澥值较高，但其低谷黏度、最终黏度和反弹值较低，与其他缺失类型间差异达5%显著水平。凝胶的TPA测试表明，随着直链淀粉含量的降低，凝胶的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性显著降低，而黏聚性和回复性显著升高。直链淀粉含量与糊化特性的低谷黏度、最终黏度、反弹值、峰值时间和糊化温度之间正相关达1%显著水平(r=0.892~0.965)，与峰值黏度、稀澥值呈1%水平负相关( r=－0.892, r=－0.945)；直链淀粉含量与凝胶TPA参数的黏聚性、回复性呈极显著负相关(r=－0.928, r=－0.829)，与凝胶的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性呈极显著正相关( r=0.869~0.979)。     

小麦地方品种Wx基因构成分析

用ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳技术,从９００份小麦（Ｔ．ａｅｓｔｉｖｕｍ）地方品种鉴定出普通小麦Ｗｘ－７Ｄ基因缺失材料一份,Ｗｘ－４Ａ基因缺失材料六份,含三个基因的材料为８９３份,出现频率为正常类型〉Ｗｘ－４Ａ〉Ｗｘ－７Ｄ〉Ｗｘ－７Ａ,Ｗｘ－７Ｄ缺失然因的发现,再次证明我国小麦资源是一特殊类群,这些材料的发现,为我国开展面各品质育种研究打下了坚实的材料基础,在小麦淀粉遗传控制研究和品质育种方面具有深远的理     

CIMMYT普通小麦品系Waxy蛋白类型及淀粉糊化特性研究

将来自CIMMYT第35届IBWSN和第20届SAWSN国际鉴定圃的488份品系于2003年种植在内蒙古临河,对其Wx蛋白亚基组成和淀粉糊化特性进行了研究。利用单向SDS-PAGE鉴定出191份Wx-B1蛋白亚基缺失和28份和Wx-D1蛋白亚基缺失品系。除峰值时间外,其余淀粉糊化特性参数在品系间都有较大变异,与中国春小麦相比,CIMMYT小麦表现峰值黏度、低谷黏度、最终黏度高,稀澥值和反弹值大,峰值时间长而稳定。Wx-B1和Wx-D1蛋白亚基缺失品系的最终黏度和反弹值显著高于和大于Wx蛋白亚基正常品系,Wx-D1蛋白亚基缺失品系的峰值黏度和稀澥值显著低于和小于Wx蛋白亚基正常品系,Wx-B1蛋白亚基缺失品系的峰值黏度和稀澥值显著高于和大于Wx-D1蛋白亚基缺失品系。第35届IBWSN品系的淀粉糊化特性优于第20届SAWSN品系,两者低谷黏度、最终黏度和反弹值间差异显著。     

小麦Wx基因近等基因系的创制及其对直链淀粉含量、面条感官品质的影响

为明确不同Wx基因对小麦直链淀粉含量的影响以及筛选面条品质优异的基因型,以糯小麦品系Caiwx (aabbdd)为3个Wx基因隐性突变供体亲本,以扬麦01-2 (AABBDD)为轮回亲本,利用连续回交结合花粉碘染、STS标记和同工酶标记检测方法,创制了8种Wx基因纯合基因型的近等基因系,其基因型分别为AABBDD、AABBdd、AAbbDD、AAbbdd、aaBBDD、aaBBdd、aabbDD和aabbdd。利用这些基因型探讨了不同Wx基因对直链淀粉含量及面条感官品质的影响。结果表明,各系的直链淀粉含量为0.9%~24.8%,系间差异显著;糯小麦型(aabbdd)直链淀粉含量最低,双缺失型和单缺失型其次,双缺失型中aaBBdd型含量最高,单缺失型中AAbbDD型含量最低,表明Wx-B1对直链淀粉的合成作用最大。糯小麦型面条的色泽、表观、软硬度、黏性、韧性得分以及总分显著低于其他类型及轮回亲本扬麦01-2;单缺失型面条的色泽、表观得分、总分显著高于轮回亲本扬麦01-2,其中aaBBDD型面条品质表现突出,与市售优质面条粉“雪花粉”制作的面条得分相当,而其他7种基因型及轮回亲本扬麦01-2的面条评分均显著低于雪花粉。说明可以通过遗传操作Wx基因培育优质面条小麦品种。     

不同小麦品种籽粒淀粉理化特性的差异及其相关

选用非糯性强筋、中筋、弱筋小麦品种和糯性小麦品种（系）,研究淀粉理化特性的差异。结果表明,糯性与非糯性小麦RVA图谱有着明显的差异。峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、峰值时间、糊化温度等黏度特征值,糯小麦均显著低于非糯性品种,同一类型不同品种间RVA图谱差异主要是在峰值黏度之后的曲线变化;破损淀粉含量为强筋＞中筋＞弱筋＞糯小麦。糯性与非糯性小麦品种面粉的X-衍射图谱均呈现A型特征,晶体结构差异主要表现在峰值的大小,结晶度变化范围为28.97%~36.97%。相关分析表明,直链淀粉含量、直/支比、破损淀粉含量对淀粉黏度特性有重要的影响,而结晶度对黏度特性影响不显著。     

Puroindoline b位点近等基因系对小麦籽粒淀粉含量和组分及其特性的影响

为了研究不同硬度等位基因与小麦籽粒淀粉组分含量及特性的关系,为小麦品质改良提供依据,以7个硬度Puroindoline b位点近等基因系为试材,研究了不同硬度基因型对小麦籽粒淀粉组分含量及特性的影响。结果表明,Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的籽粒硬度值、支链淀粉含量最高;Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的淀粉溶解度最高,而Pina-D1a/Pinb-D1d溶解度最低,两者差异达显著水平;不同基因型之间籽粒淀粉酶解力没有显著差异;冻融失水率以基因型Pina-D1a/Pinb-D1b最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型冻融稳定性最好,可能较适宜冷冻食品的制作;对于抗性淀粉,Pina-D1a/Pinb-D1b基因型的抗性淀粉含量最高、Pina-D1a/Pinb-D1d最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型有助于籽粒中抗性淀粉含量的提高。     

亚精胺对小麦幼苗耐冷性的影响

文中对亚精胺(spermidine，Spd)在耐冷性不同的小麦品种中的作用进行了研究。研究发现，耐冷品种周麦16号在冷胁迫处理时，其叶片中的Spd含量明显大于不耐冷的温麦6号。用Spd合成的抑制剂MGBG处理周麦16号，则导致Spd含量下降和耐冷性降低，外源Spd又可逆转MGBG对周麦16号在冷胁迫下的伤害。外源Spd可以明显提高温麦6号的叶片内Spd含量，并相应提高其耐冷性。以上结果表明，冷胁迫下，Spd可以提高小麦幼苗的耐冷性。     

小麦籽粒淀粉分支酶同工酶基因型与酶活性关系研究

测定了71个小麦品种的籽粒淀粉分支酶活性,并采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）,鉴定了分支酶同工酶的基因型,以明确小麦籽粒淀粉分支酶（SBE）各同工型等位基因的分布特点和基因型组成,阐明分支酶活性与分支酶同工酶基因型的相关性。结果表明,分支酶有SBEⅠ和SBEⅡ两个基因位点,SBEⅡ位点未显现多态性,SBEⅠ位点存在多样性。在SBEⅠ位点鉴定出A、B、D_ⅰ和D_ⅱ共4个等位基因位点,各等位基因位点出现频率分别为9.9%、76.1%、95.8%和57.8%;共检测到9种基因型,其中基因型D_ⅰD_ⅱB、D_ⅰB和D_ⅰD_ⅱ有较高的分布频率,分别为45.1%、28.2%和8.5%。从单一位点分析,分支酶活性与SBEⅠ位点有显著的相关性,与SBEⅡ位点相关性不显著。由此可见,小麦籽粒胚乳淀粉分支酶同工酶不同基因位点和基因型对酶活性具有不同的遗传效应。     

不同小麦品种支链淀粉链长分配及其与淀粉理化特性的关系

以糯性与非糯性小麦品种（系）为材料,研究直、支链淀粉蓝值、支链淀粉链长分配及其与淀粉理化特性的关系。结果表明,直链淀粉的蓝值和最大吸收波长均显著大于支链淀粉;支链淀粉蓝值和最大吸收波长表现为中筋小麦＞弱筋小麦＞强筋小麦＞糯小麦,蓝值和最大吸收峰间呈极显著正相关,蓝值和吸收波长越大,说明支链淀粉含较长的支链。经Sephadex G75分离支链淀粉的支链,可得到3个组分,非糯小麦长B链(DP≥65.8)组分占支链淀粉百分含量最低,中等B链(29＜DP＜65.8)组分其次,短B链和A链(DP≤29)组分高达65%左右,前两个组分含量表现为弱筋小麦＞强筋小麦＞中筋小麦,且同一类型不同品种间也存在差异;而糯小麦未能洗脱出长B链。相关分析表明,除崩解值外,长B链与黏度各特征值均呈极显著正相关,与结晶度呈显著正相关,说明长B链含量显著影响淀粉的理化特性。     

两种供水条件下两穗型小麦品种籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征

在灌溉和旱作2种栽培条件下,研究了大穗型（山农710331和潍麦8号）和多穗型（济南17和鲁麦21）小麦籽粒淀粉积累及相关酶活性的变化特征。结果表明,淀粉积累速率（SAR）和蔗糖合成酶（SS）、ADPG焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合成酶（SSS和GBSS）和淀粉分支酶（SBE）等活性均存在明显的基因型差异。灌溉条件下大穗型品种籽粒淀粉合成相关酶的活性显著高于多穗型品种,旱作栽培条件下两穗型品种间差异变小。旱作栽培宜于增加灌浆前、中期AGPase、SS和SBE的活性,尤其对多穗型品种。大穗型品种在灌浆中后期比多穗型品种具有更强的淀粉合成能力,但对水分较为敏感。用 Richards方程模拟籽粒淀粉积累过程表明,大穗型品种籽粒淀粉积累时间长、速率高,是其淀粉积累量高的原因。     

外源转入基因在小麦中的遗传规律及其对农艺性状的影响

利用农杆菌介导法将外源基因GUS和nptⅡ导入了3个小麦基因型新春9号、Bobwhite和PM97034，经对自交后代连续3代进行PCR、组织化学染色及ELISA检测和筛选，获得了纯合稳定转基因株系。以3个受体亲本为对照，随机区组、重复3次设计，对纯合稳定转基因株系进行了株高、穗长、穗粒数、穗粒重、千粒重、成熟期等农艺性状调查，研究外源转入基因对主要农艺性状的影响。结果表明，转基因株系除株高和生育期与对照有显著差异外，其他农艺性状差异均未达到显著水平。进一步以新春9号转基因株系与新春9号（CK）杂交，对F₁代和F₂代植株进行PCR、组织化学染色和ELISA检测，分析外源转入基因在小麦遗传背景中的遗传规律。结果表明，GUS基因和nptⅡ基因在F₁代中表现完全显性，在F₂代中呈现2.6︰1的分离比例，符合孟德尔遗传规律。     

施氮模式对皖麦38淀粉形成与产量的效应

研究在180 kg/hm2施氮量条件下施氮时期和比例对强筋小麦皖麦38籽粒淀粉形成及产量的效应。结果表明：氮肥后移,直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量下降,积累量和积累速率上升;剑叶蔗糖含量和可溶性总糖增加;籽粒蔗糖含量和可溶性糖降低;面粉峰值粘度上升。施氮模式以30%作基肥、5叶期施10%、叶龄余数2.5和0.5时各施30%为最     

利用关联分析发掘小麦自然群体旗叶叶绿素含量的优异等位变异

为揭示小麦自然群体干旱胁迫条件下旗叶叶绿素含量的变化, 筛选相关标记的优异等位变异, 以262份小麦种质资源组成的自然群体为材料, 分别种植在北京的2个试验地点, 均设雨养和灌溉处理, 于开花期和灌浆期检测旗叶叶绿素含量。以分布于21条染色体的169个SSR标记检测所有材料的基因型, 利用STRUCTURE 2.3.2软件分析群体结构, 用TASSEL软件的MLM (mixed linear model)方法对小麦自然群体的旗叶叶绿素含量进行关联分析。在此基础上, 将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因(null allele)材料表型均值比较, 估计等位变异的表型效应, 鉴别优异等位变异。共检测到2048个等位变异, 每位点2~37个等位变异, 平均12个。每位点的标记多态性信息量(PIC)为0.008~0.936, 平均0.628。在22个标记位点共检测出40个(次)与旗叶叶绿素含量极显著的关联, 其中11个标记位点有2次以上的关联, Xwmc419-1B和Xgwm501-2B分别有3次关联。在Xcfa2123-7A、Xgwm232- 1D和Xgwm429-2B位点分别检测到效应值大于4.0的等位变异。