小麦籽粒PPO同工酶及其活性分析

为探讨小麦籽粒PPO同工酶与其活性的关系,以PPO活性差异较大的小麦品种为材料,分别检测了不同发育时期的籽粒、成熟籽粒以及浸润籽粒的PPO同工酶谱带及其活性.结果表明:花后10～20d,小麦籽粒PPO同工酶在高、低PPO活性品种间差异不明显.而花后20～30 d,高PPO活性小麦品种的中、低分子量PPO同工酶谱带明显强于低PPO活性品种.总体来说,PPO同工酶谱带强度随着籽粒成熟而降低,而PPO活性在花后30 d达到最大值.在成熟籽粒中,PPO同工酶的强弱与其活性的高低有着较好的一致性.随着籽粒的萌动,其PPO同工酶谱带逐渐增强,尔后降低;PPO活性亦有类似变化.与低PPO活性小麦品种相比,高PPO活性品种在浸润期间有着较强的同工酶谱带和较高的PPO活性.     

小麦籽粒PPO活性检测方法改良与应用

小麦籽粒多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）活性是造成面粉及其制品酶促褐变的最主要原因。为快速、准确地检测小麦籽粒PPO活性,将酶标仪应用于PPO活性测定,对小麦籽粒PPO活性传统检测方法（AACC 22-85.01）进行了改良,并利用改良方法测定了283份国内外小麦品种PPO活性。结果表明,改良方法与传统方法所测PPO活性呈极显著正相关,相关系数达0.982。应用改良方法对144份小麦品种PPO活性进行重复测定,三次重复间的相关系数高达0.993～0.994。283份国内外小麦品种PPO活性变异范围为1.12 U·g^-1·min^-1～10.95 U·g^-1·min^-1,筛选到34份PPO活性较低的品种,可作为亲本材料用于低籽粒PPO活性小麦品种选育。与传统方法相比,改良方法大大减少了工作量,缩短了检测时间,效率提高约12～15倍。因此,本研究中改良的AACC 22-85.01法是一个操作简便、准确可靠、稳定高效的小麦籽粒PPO活性检测方法,可代替传统AACC 22-85.01法用于PPO活性大规模测定,为面制品色泽性状遗传改良提供技术支撑。     

不同粒型小麦籽粒发育过程中细胞分裂素含量的变化

为了解小麦籽粒发育过程中籽粒内细胞分裂素变化动态,给小麦品种选育和化学调控提供理论依据,对不同粒型小麦籽粒形成、灌浆过程中籽粒内细胞分裂素的变化动态及其与灌浆的关系进行了研究。结果表明,不同粒型小麦品种籽粒发育过程中细胞分裂素含量具有相似的变化趋势。在籽粒形成期,籽粒中ZR、iPA含量迅速增加,在开花期后的18～24d达到峰值,其后逐渐下降。籽粒中ZR、iPA含量峰值出现的早晚与籽粒灌浆强度增加的持续时间呈正相关。     

有色小麦籽粒发育过程中籽粒色素含量动态变化

为了加强有色小麦的色素研究,以通过外源DNA导入普通小麦获得的3个紫粒(紫色从深到浅分别为紫红、深红、咖啡)及1个黑粒不同粒色小麦(共4个)的T3代变异后代为材料,对其籽粒发育过程中的色素含量进行了分析。结果表明,在4个不同粒色变异后代的籽粒发育过程中,籽粒中的叶绿素、类胡萝卜素的含量随着发育天数的增加呈逐渐降低趋势,其中3个紫色变异后代的叶绿素、类胡萝卜素的含量与籽粒颜色有关,颜色越深,含量越低。花青素含量的测定结果表明,紫粒小麦和黑粒小麦籽粒中花青素的含量变化趋势存在明显差异,前者呈单峰曲线,后者呈双峰曲线。研究还表明,不同颜色的籽粒在不同发育时期花青素的具体组成成分不同。     

小麦籽粒发育过程中淀粉和激素含量的变化及其关系

为给小麦籽粒生长发育的化学调控提供依据,以蛋白质含量相近、粒重和淀粉含量差异大的小麦品种川麦32和川麦107为材料,研究了籽粒发育过程中淀粉、激素含量的变化及其相互关系.结果表明,大粒品种川麦32授粉后ZR含量高,灌浆中期IAA峰值高,而小粒品种川麦107籽粒发育期间淀粉含量高,GA含量也一直高于大粒品种川麦32,因而说明ZR和IAA含量与籽粒的大小及粒重关系密切,而GA含量与淀粉含量关系更密切.     

转基因马铃薯PPO、CAT活性变化及同工酶分析

采用生理生化方法对转基因马铃薯纯合四倍体甘单花9号(GD-9-qc)系列的试管苗进行了PPO活性检测、同工酶分析及CAT活性检测和POD同工酶分析。结果表明:反义PPO基因对大多数转基因马铃薯试管苗PPO的活性产生了明显的抑制效果,其中GD-9-qc-10与GD-9-qc-11的PPO活性比对照降低89.06%和83.98%,且相应转基因品系的PPO同工酶也被明显抑制。实验同时发现,转基因马铃薯不同品系中的过氧化氢酶和过氧化物酶的活性也受到不同程度的影响,表现为有的高于对照,有的低于对照;而POD同工酶所示结果与POD活性检测相一致。     

紫粒小麦籽粒发育过程中色素含量的动态变化

为了解紫粒小麦籽粒色素的形成机理,以绵阳26和川麦107为对照,研究了紫粒小麦(032-1、漯珍1号、黑粒小麦76、XNZ-1)籽粒发育过程中色素含量的动态变化,结果表明: (1)在紫粒小麦籽粒发育进程中,籽粒总色素与花色素含量都呈先升后降的趋势,在花后29 d达到最高,且显著高于对照;(2)籽粒总黄酮含量呈先上升后缓慢下降的趋势,而且紫粒颜色越深含量越高,除黑粒小麦76在花后15 d含量达到最高外,其他紫粒小麦都在开花后22 d左右达到最大值,并且在各个时期都与对照川麦107与绵阳26含量差异显著;(3)籽粒叶绿素含量随着籽粒发育天数先上升后下降,到花后22 d达到最高,到开花后 36 d 时含量已降到很低;(4)类胡萝卜素含量在籽粒整个发育过程中呈下降趋势,在花后36 d左右含量达到最低.因此,可以看出,总色素与花色素是紫粒小麦的关键性色素,在色素的形成过程中主要转化为呈色物质;黄酮是紫粒小麦呈色深浅的重要中介代谢物;黑色素是紫粒小麦的构成色素,且黑色素的形成与叶绿素和类胡萝卜素的降解存在一定的关系.     

小麦籽粒多酚氧化酶（PPO）检测方法的优化及其在育种中的应用

降低小麦中多酚氧化酶(PPO)活性,减缓面粉制品的褐化,是重要的育种目标之一。为了更好地服务于低PPO育种,本研究对检测PPO活性的原苯酚染色法进行了优化,更好地发挥了其鉴别力强、结果稳定、对种子活力伤害小等优点,便于育种者使用。苯酚染色和分子标记结果对比发现,染色结果可以很好地反映亲本(或高代)材料中PPO的基因型,特别在低PPO材料中吻合更好。对大量亲本和世代材料的籽粒染色发现,PPO不仅存在于种皮中,其活性还是由种皮基因型决定的,后代PPO性状表现出母性遗传和加性效应的特点,控制高PPO特性的两个主效基因之间具有明显的代偿作用。PPO性状遗传相对简单,纯合较快,F2以后籽粒的染色程度以单株为单位发生分离。尽管染色是针对种皮基因型的,但PPO基因的这些遗传特点和小麦的自交特性,使染色结果同样可以预测后代单株的分离前途。这一优化的籽粒染色法在低PPO育种中的有效性是可以肯定的。     

稻麦及豆科作物籽粒发育过程中的内源激素水平变化

稻麦与豆科作物的籽粒中均含较高ＬＡＡ，ＧＡ，ＣＴＫ与ＡＢＡ，其中ＩＡＡ与ＡＢＡ以胚乳糊粉层中的含量最高，大多研究认为籽粒本身要以合成ＡＢＡ，在籽粒形成阶段，ＣＴＫ含量峰值出现ＧＡ，ＩＡＡ与ＡＢＡ水平也逐渐升高，但在整个籽粒发育过程中仍属含量较低时期，因而此阶段ＣＴＫ水平对胚乳细胞分化与籽粒库容形成有较大影响，在籽粒灌浆阶段，ＧＡ与ＩＡＡ含量达到高峰，而ＡＢＡ含量与籽粒灌浆速率呈线性相关，ＣＴＫ水平     

小麦籽粒脂肪氧化酶研究进展

小麦面粉或面制品的色泽是评价小麦品质性状的主要指标。小麦籽粒脂肪氧化酶(LOX)是影响面粉及面制品颜色发生褐变的主要因素之一,且与小麦加工品质、储藏品质密切相关。目前,分光光度法和氧化电极法是测定小麦籽粒LOX活性最为常用的方法。小麦籽粒LOX活性是一个受多基因控制的复杂数量性状,基因型和环境对其均有显著影响,但基因型是最为主要的决定因素。控制小麦籽粒LOX活性的主效基因被定位在4A、4B、4D和5D染色体上,目前已有多个控制LOX活性的分子标记被开发,可直接用于小麦脂肪氧化酶活性的分子标记辅助选择。本文综述了小麦籽粒脂肪氧化酶测定方法及其影响因素,阐述了小麦籽粒脂肪氧化酶的基因定位、克隆、等位变异类型以及功能标记的开发和利用情况,并系统地阐明了脂肪氧化酶与小麦品质性状的关系。     

糯小麦灌浆期籽粒糖类、淀粉及蛋白质的动态研究

为了解糯小麦籽粒中糖类、淀粉和蛋白质在灌浆过程中的变化规律,明确灌浆过程中糯小麦籽粒糖类、淀粉、蛋白质含量变化与普通小麦之间的差异,在大田条件下,以糯麦12,糯麦1572两个糯小麦新品系为材料,以川育12、川育20、川麦42三个普通小麦品种为对照,研究了灌浆期间糯小麦籽粒中可溶性总糖、蔗糖、戊聚糖、果聚糖、淀粉、蛋白质含量及淀粉积累速率的动态变化.结果表明,在花后17～22 d,糯小麦淀粉的积累速率最高,蛋白质含量也达到最大,戊聚糖的含量是在花后22～27 d时达到峰值,果聚糖含量在花后7～12 d时最高.在灌浆过程中,糯小麦可溶性总糖、蔗糖、果聚糖、淀粉动态变化与普通小麦存在一定差异,但在蛋白质动态变化上则没有明显的差异.与普通小麦相比,糯小麦成熟籽粒总糖含量高,糯麦12的蔗糖含量显著高于普通小麦,两个糯小麦品系的戊聚糖含量均显著高于普通小麦川育12和川育20,糯麦1572的总淀粉含量显著低于三个普通小麦品种.在蛋白质和果聚糖含量上,糯小麦与普通小麦无显著差异.以上结果说明,可利用糯小麦籽粒各成分灌浆过程中与普通小麦存在差异这一特点,优化栽培措施,达到改善糯小麦品质的目的.     

普通小麦及其近缘种属PPO基因等位变异与活性研究

为探讨小麦PPO基因变异对籽粒PPO活性的影响,研究了191份小麦及其近缘种属材料的籽粒PPO活性及TaPPO-D1基因的变异特点.结果表明,PPO活性在所研究的材料中变异大,特别在普通小麦中,PPO活性分布很广(10～288 U·g-1·min-1).但总体来说,PPO活性处于中等偏低的水平.六倍体小麦的PPO活性高于粗山羊草;野生二粒小麦的平均活性最低.在小麦及其近缘种属中,TaPPO-D1基因存在丰富的变异,其中以D类型居多;一些类型与PPO活性关系密切,如A、B、E、F类型与高PPO活性有关,而C、H、I、K多分布在中低活性的材料中,野生二粒小麦则缺失该基因.对D、I两种类型的PCR产物测序表明,D类型和TaPPO-D1b等位基因相同,而Ⅰ类型则和TaPPO-D1a相同.     

籽粒发育期小麦体内氨基酸组分及运输

以京冬６号为材料分析了小麦籽粒发育期籽粒、籽粒腹腔液、穗梗韧眼叶汁液、旗叶、旗叶韧皮部汁液和根系伤流液中氨基权含量及组分的变化。籽粒中以谷氨酰胺和谷氨酸（Ｇｌｎ＋Ｇｌｕ）、脯氨酸（Ｐｒｏ）、丙氨酸（Ａｌａ）、天冬氨酸和天冬酰胺（Ａｓｎ＋Ａｓｐ）、丝氨酸（Ｓｅｒ）和甘氨酸（Ｇｌｙ）为主。籽粒腹腔液中以Ａｌａ、γ－氨基丁酸（γ－Ａｂａ）、Ｓｅｒ、Ｇｌｎ和Ｇｌｙ为主。穗梗韧皮部汁液中Ａｓｎ、苏氨酸（Ｔｈ     

小麦籽粒发育时期Puroindolines蛋白与硬度的关系

为探讨Puroindolines蛋白的表达特点与籽粒硬度的关系,采用改进的SDS-PAGE凝胶分析了不同硬度小麦品种的籽粒在各个发育时期Puroindolines蛋白的表达.结果表明,不同硬度的小麦籽粒中总Puroindolines(PinA和PinB)蛋白的表达量差异不大,但与胚乳淀粉颗粒结合的Puroindolines蛋白量差异非常明显:在籽粒发育的不同时期,软质小麦籽粒淀粉粒表面结合的Puroindolines蛋白量显著高于硬质小麦;基因型同为野生型但硬度有差异的品种,籽粒较软的材料其淀粉粒表面结合的Puroindolines蛋白量也明显高于较硬的材料,说明该蛋白的结合特性是决定籽粒硬度的直接原因.结果还表明,胚乳中水溶性戊聚糖与籽粒硬度关系密切.     

水氮供应对灌浆期冬小麦籽粒淀粉合成相关酶活性及产量的影响

为明确不同水氮供应对冬小麦灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性及籽粒产量的影响,在大田栽培条件下,以冬小麦品种矮抗58为材料,设3种水分处理（低水W₀、中水W₁、高水W₂）和4个施氮水平（无氮N₀、低氮N₁、中氮N₂、高氮N₃）,研究了不同水氮供应下灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性的变化特点。结果表明,水分胁迫能增加籽粒的蔗糖积累速率,缩短灌浆进程,促进小麦早熟;降低了籽粒中腺苷二膦酸葡萄糖磷酸化酶（ADPG-PPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）活性。适当增施氮肥能够促进籽粒中蔗糖向淀粉转化,增加4种淀粉合成相关酶活性,其中W₁N₂处理的ADPG-PPase、SSS、GBSS和SBE活性峰值最高, 较W₁N₃、W₁N₁和W₁N₀处理分别增加了1.5%、7.9%、11.9%、5.8%和9.6%、4.5%、4.7%、5.2%和13.6%、7.6%、20.9%、10.5%,氮肥过量会对以上4种酶活性产生抑制作用。适当提高氮肥水平能增加小麦成穗数、穗粒数和千粒重,最终极显著地提高小麦产量,W₁N₂处理较W₀N₀和W₂N₃处理分别增产164.6%、3.0%。在小麦灌浆期间控制土壤田间持水量为60%~65%、配施氮肥240 kg·hm^-2能协同提高小麦籽粒蔗糖含量,保证源器官有足够供应能力,提高淀粉合成酶活性,促进小麦体内碳氮代谢,最终增加产量。     

水分胁迫条件下不同抗旱类型小麦灌浆初期内源激素的变化

为了阐明不同抗旱类型小麦在水分胁迫条件下内源激素的变化规律,在防雨棚内的盆栽条件下,以两个不同抗旱类型的冬小麦品种为材料,采用干旱(V1,田间持水量SRWC=40%～45%)、干湿交替(V2,SRWC=40%～45%或80%～85%)和湿润(V3,SRWC=80%～85%)三种不同的水分处理,用ELISA方法测定了小麦在灌浆初期不同部位ABA、IAA、GA1 3、ZR等内源激素的含量.结果表明,在干旱条件下,旱地品种A115叶片ABA含量明显较高,但水地品种石4185根系和穗部ABA含量明显较高,水地和旱地品种对ABA反应部位明显不同;两品种IAA、ZR含量在根部和穗部有显著增加,且IAA和ZR含量增加的比例显著高于ABA.在干湿交替条件下,IAA、GA1 3和ZR含量增加,ABA含量降低.高秆旱地品种在茎秆和叶片中GA1 3的超补偿效应使株高和生物学产量明显增加.而矮秆水地品种石4185在各部位较高的GA1 3含量和积累,尤其是穗部较高的ZR含量显著提高了经济学产量.无论旱地品种A115还是水地品种石4185,在干旱条件下穗部的IAA含量都极显著高于干湿交替处理和湿润处理,说明水分胁迫使两种不同类型的品种穗部IAA含量都增加,而并非降低.在不同的水分条件下,旱地品种对IAA和GA1 3的反应要大于水地品种,而水地品种对ABA和ZR的响应要显著大于旱地品种.由此可见,在干旱条件下,促进细胞延长生长的IAA和促进细胞分裂的ZR和GA1 3对小麦生长发育起主要作用,根部产生大量的1AA促进根系下扎,吸收深层水分而缓解缺水压力.特别是穗部IAA、ZR和GA1 3的积累,有利于光合产物向籽粒的运转.说明促进生长的生长素类激素对抗旱和水分高效利用起着重要作用.     

灌浆期不同阶段高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响

灌浆期短暂高温胁迫严重影响小麦产量。为了明确灌浆期不同阶段短暂高温胁迫对春小麦籽粒生长的影响,以强筋春小麦品种龙麦26和龙麦30为试材,在人工气候室(25℃/15℃)精确控温和人工温室形成绝对高温胁迫的条件下,分析了灌浆期不同阶段5d短暂高温胁迫对粒重的影响。结果表明,在灌浆期不同阶段短暂高温胁迫处理中,两个小麦品种均表现为:前期高温胁迫对粒重影响最大,达极显著水平(P0.01);随着高温胁迫处理时期的后移,粒重降低幅度逐渐减小;后期(花后25d)高温胁迫对粒重影响不显著。灌浆期缩短是导致粒重降低的主要原因。     

小麦多酚氧化酶研究进展

综述了小麦多酚氧化酶(PPO)的测定方法、生理功能、酶学特性和基因及其表达。PPO主要位于小麦种(果)皮中,是一类铜结合酶,其活性中心为铜结合区(CuA和CuB),不同植物PPO的铜结合区的氨基酸序列同源性较高。PPO由核基因编码,受多基因控制,有多种同工酶。PPO是导致面制食品的酶促褐变的主要原因,与小麦的抗病性密切相关。