小麦淀粉粒结合蛋白多态性及蛋白表达差异的研究

为了解小麦淀粉粒结合蛋白(Starch granule proteins,SGPs)的多样性及与淀粉品质性状的关系,对来自中国、墨西哥和埃及的149份春小麦材料淀粉粒结合蛋白进行SDS-PAGE电泳分析,探讨了淀粉粒结合蛋白多态性及表达差异。结果表明,供试材料的SGP组成存在多态性,149份材料中分离了10种主要的SGPs和56种组合带谱,其中SGP-g和SGP-e是小麦中出现频率最高的淀粉粒结合蛋白(出现频率均在90%以上),而绝大多数小麦材料(92.6%)中包含了7～9条SGPs条带。材料的地理来源与SGPs蛋白谱带聚类的结果并不完全一致。     

颗粒结合型淀粉合成酶研究进展

本文综述了小麦胚乳中合成直链淀粉的关键酶——颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)的研究进展，展望了GBSS的研究前景。小麦中的GBSS基因在种子中特异表达；控制3个Waxy，位点的基因Wx—A1、Wx—B1和Wx—D1，分别位于7AS、4AL和7DS上；六倍体小麦和二倍体小麦中3个GBSS的DNA序列从起始密码子到终止密码子，Wx—A1为2781bp，Wx-B1为2794bp，Wx—D1为2862bp。基因的完全编码区含有11个外显子和10个内含子，在核苷酸序列上三个糯基因彼此之间有惊人的同源性；研究表明，直链淀粉含量和淀粉糊化特性受Wx—B1的影响最大，其次是Wx-D1缺失蛋白，Wx-A1缺失蛋白的影响最小。GBSS的鉴定技术包括I2—KI染色、电泳和分子标记技术鉴定。     

小麦淀粉粒结合蛋白与面粉蛋白质和淀粉品质的关系

为了解14个淀粉粒结合蛋白组合类型出现频率较高的28份小麦材料淀粉粒结合蛋白(Starch granule proteins,SGP)组成、品质特性,对其相关蛋白质品质性状、淀粉品质性状进行了检测分析。结果表明,不同蛋白组合类型对蛋白品质性状的效应值不同。在蛋白质性状中,湿面筋含量(WGC)和干面筋含量(DGC)效应值最高的蛋白组合类型均为SGPa+b+c+d+e+f+g+h+i;面筋指数(GI)效应值最高的为SGPa+c+d+e+f+g+i+j;沉降值(SV)效应值最高的为SGPb+c+d+e+f+g+h+j和SGPa+c+d+e+f+g+i+j;蛋白质含量(PC)效应值最高的为SGPa+d+e+f+g+h+i+j。SGPb对干、湿面筋含量的效应值均最高;SGPi对蛋白质含量和籽粒硬度效应值最高,但其对干、湿面筋含量和面筋指数的效应值最低;SGPa对沉降值、蛋白质含量和籽粒硬度(GH)的效应值最低,对面筋指数的效应值最高。综合各项蛋白品质指标,贡献率综合排序最高的为SGPh,最低的为SGPa。在淀粉性状中,SGPa+c+d+e+f+g+i+j对峰值黏度(PV)、低谷黏度(LV)、最终黏度(FV)的效应值最高;SGPb+c+d+e+f+g+h+i+j和SGPa+c+e+f+g+h+i+j分别对直链淀粉(Am)和支链淀粉(Ap)含量的效应值最高;SGPb+c+d+e+f+g+h+j对直、支链淀粉之比的效应值最高。对峰值黏度、低谷黏度和最终黏度效应值最大的均是SGPj,SGPb对被测指标的效应值均较低;SGPd对直链淀粉含量和直/支比的效应值均最高,对支链淀粉含量效应值最低。SGPj对淀粉品质性状的贡献率综合排序最高,SGPb的贡献率最低。     

不同生态环境对四川小麦品种(系)籽粒淀粉含量及理化特性的影响

为了明确不同生态点对不同小麦品种籽粒淀粉含量及理化特性的影响,对四川省27个小麦品种(系)在四个生态点(温江、西昌、崇州、仁寿)3年的籽粒淀粉总含量、直链/支链淀粉比例(直/支比)以及小麦淀粉糊化温度等参数进行了分析。结果表明,同一个生态点的小麦淀粉品质指标在不同年份间没有显著差异;同一性状在不同生态点间存在一定的差异,仁寿地区的小麦淀粉直/支比和直链淀粉含量显著高于其他三个生态点,总淀粉含量显著高于崇州点;仁寿和崇州地区的小麦淀粉糊化初始温度显著高于其他两个生态点,且仁寿地区的小麦淀粉糊化峰值温度和结束温度均显著高于温江地区。淀粉组成对淀粉的糊化特性有一定影响,且总淀粉含量、直链淀粉含量、直/支比与淀粉的糊化特性之间均存在显著正相关关系。不同气象因子对小麦淀粉不同品质指标影响程度不同,其中,降雨量、温度和光照时间对大多数淀粉品质指标有显著影响。     

一些小麦品种的淀粉特性分析

为了筛选出淀粉品质优良的面条小麦品种,分析了200份国内小麦品种(系)和6份澳大利亚小麦品种的淀粉特性及Waxy蛋白亚基组成.与国外优质面条小麦相比,国内小麦的淀粉品质总体上有一定差距,但主要淀粉特性的变异范围比较广,如直链淀粉含量变幅为17.79%～27.14%,膨胀势为3.77～10.45g/g,峰值粘度为491.50～4 497.00 cP,低谷粘度为74.00～3 042.00 cP,崩解值为584.50～1 986.50 cP.国内小麦品种(系)中有15份缺失Wx-B1蛋白亚基,其直链淀粉含量、峰值粘度和崩解值的平均值优于正常类型品种(系),如花培18-5直链淀粉含量低于19%,峰值粘度高于4000 cP,崩解值高于1 500 cP.河南省小麦品种(系)的淀粉特性优于其他省市.     

小麦胚乳Wx蛋白缺失对淀粉含量和淀粉特性的影响

为给面条小麦亲本材料的筛选提供可靠依据,用SDS-PAGE和STS-PCR结合的方法鉴定了24个品种的Wx蛋白亚基组成,测定了这些品种的淀粉含量、膨胀势和RVA参数。结果表明,与正常材料相比,Wx蛋白亚基缺失材料的胚乳中直链淀粉含量减少,支链淀粉和总淀粉含量变化不明显,Wx蛋白亚基缺失的数目越多,直链淀粉含量减少得就越多,糯麦的直链淀粉含量最少。在本研究参试材料特定遗传背景干扰的情况下,在Wx蛋白的三个亚基中Wx-A1蛋白亚基对直链淀粉含量影响最大。Wx蛋白亚基的缺失还使面粉的膨胀势、RVA参数的高峰粘度、崩解值增大,峰值时间延长,而使最终粘度、回生值和糊化温度降低,Wx蛋白亚基缺失的数目越多,这些特性变化的幅度越大。在缺失单个亚基的情况下,Wx-B1亚基的缺失使小麦粉的淀粉特性表现最好。相关分析表明,直链淀粉合成数量的减少是导致上述淀粉特性发生变化的主要原因。     

缺失不同Wx蛋白对普通小麦直链淀粉含量及淀粉特性的影响

为了明确普通小麦缺失不同W x蛋白对直链淀粉含量的影响以及部分糯小麦品系的淀粉特性,采用单向改良SDS-PAGE方法对1个非糯×糯杂交组合F2分离群体的196个单籽粒进行了W x蛋白筛选,测定了这批籽粒的直链淀粉含量,同时测定了1个部分糯小麦品系(缺失W x-B 1和W x-D 1)和2个正常型小麦品系粗面粉的直链淀粉含量、膨胀势和RVA粘度。结果表明,缺失1对W x蛋白的直链淀粉含量比正常型降低3.29~7.15个百分点,缺失2对W x蛋白的比正常型降低9.45~13.82个百分点,缺失3对W x蛋白的直链淀粉含量几乎为0;缺失W x-B 1和W x-D 1的部分糯小麦品系粗面粉的直链淀粉含量比正常型降低5.62~7.49个百分点,膨胀势则增加4.51~4.72,RVA高峰粘度显著高于正常型。     

小麦淀粉合成关键酶基因和相关蛋白表达对不同施磷量的响应

为深入研究磷素在小麦淀粉产量和品质形成过程中的作用,以新疆冬小麦主栽品种新冬20号为试验材料,研究0 kg·hm^-2（CK）、105 kg·hm^-2（LP）和210 kg·hm^-2（HP）3种施磷（P₂O₅）量对小麦籽粒灌浆特性、淀粉合成关键酶(AGPase和GBSS)活性和基因表达、胚乳可溶性蛋白和淀粉粒结合蛋白含量及谱带特征、胚乳微观特性等的影响。结果表明,籽粒灌浆后期磷肥对粒重的促进作用逐渐增强;低磷（LP）条件下, agp1、 agp2、 gbss1、 gbss2基因表达量显著提高;3个处理下AGPase活性的变化趋势基本一致;籽粒灌浆中期（14～21 d）,低磷处理的GBSS活性显著高于CK;不同磷处理对淀粉粒结合蛋白和胚乳可溶性蛋白含量的影响显著,但对蛋白谱带特征的影响较弱。扫描电镜结果显示,不同磷处理的胚乳淀粉粒形态未发生明显变化;与CK和高磷（HP）处理相比,低磷处理下籽粒胚乳横断面蛋白基质较少,淀粉粒与蛋白质结合较疏松。说明常规施磷（低磷）条件下,淀粉合成关键酶基因（agp和gbss）相对表达量提高或酶活性变化可影响籽粒淀粉合成及胚乳中蛋白与淀粉粒的嵌合度,并最终造成粒重的增加和淀粉特性的变化。     

不同直链淀粉含量小麦品种的淀粉粒度分布特征

为研究不同类型小麦品种淀粉粒的分布特征,以直链淀粉含量(Am)不同的3组小麦品种为供试材料,分析其成熟期胚乳的淀粉粒度分布。结果表明,9个小麦品种淀粉粒粒径大小范围均为0.4~45.0μm,体积与表面积分布均呈双峰曲线,数目分布表现为单峰变化;B型淀粉粒数目占总数目的99.8%~99.9%。Am不同的3组小麦品种的A、B型淀粉粒体积百分比存在显著差异,糯小麦B型淀粉粒体积百分比最高,高Am组的最低。不同类型小麦籽粒A、B型淀粉粒的数目百分比无显著差异,说明糯小麦籽粒B型淀粉粒体积百分比升高主要是由于其个体体积较大所致。     

小麦淀粉粒蛋白表达差异及其与淀粉糊化特性的关系

为探明小麦淀粉粒蛋白与淀粉糊化特性的关系,对河南省18个主栽小麦品种淀粉粒蛋白进行分离,并对淀粉粒蛋白类型、淀粉含量、糊化特性参数进行了研究.结果表明,18个小麦品种分离出了8种主要的淀粉粒蛋白,9种组合带谱,并以组合类型Ⅰ和组合类型Ⅶ所占比例最高,为55.56%,均表现为7条谱带.通过对淀粉粒蛋白条带数量以及谱带光密度总量和淀粉特性的相关性分析表明,淀粉粒蛋白光密度总量和直链淀粉含量、峰值黏度、低谷黏度、最终黏度呈显著负相关,表明淀粉粒蛋白表达量影响淀粉的糊化特性.同时选取6个小麦品种,分别采用盐、SDS、蛋白酶对淀粉进行处理后,淀粉峰值黏度显著提高,其中以盐处理提高幅度最大,且不同处理之间差异达显著水平.对处理后淀粉粒蛋白进行电泳分析表明,处理后的条带明显减少,说明处理后小麦淀粉粒蛋白含量下降.综合试验结果,不同小麦品种淀粉粒蛋白表达存在差异,同时淀粉粒蛋白表达量高低影响淀粉峰值黏度.     

春小麦淀粉粒的分布及其与品质的相关性

为了研究小麦淀粉粒的大小及分布对小麦品质状况的影响,对不同筋力类型的8份春小麦品种进行了A、B型淀粉颗粒的电镜分析,并测定这些品种的直/支淀粉含量、膨胀势及面粉吸水率等品质指标。结果表明,强筋型小麦直径小于16 μm的淀粉粒占A型淀粉粒总数的比例最大,而中筋和弱筋型小麦直径大于20 μm的淀粉粒占A型淀粉粒总数的比例最大,与其他筋力型差异显著;B型淀粉粒直径大小在不同筋力型品种间差异不显著,其形状在弱筋品种武春121中呈现不规则形。相关分析表明,A型淀粉粒的平均直径与支链淀粉含量、膨胀势和吸水率呈显著正相关,而B型淀粉粒的平均直径与上述品质参数相关不显著,说明A型淀粉粒的大小对上述小麦品质指标具有一定的影响,而B型淀粉粒的影响较小。     

小麦籽粒淀粉粒粒级分布特征及其与淀粉理化特性关系研究进展

小麦籽粒淀粉粒粒级分布范围大,而且呈现梯度分布,这是小麦淀粉粒区别于其他植物淀粉粒的一个显著特征。不同粒径的淀粉粒在理化特性上有极大的差异,因此除直/支链淀粉比例之外,淀粉粒粒级分布也是影响淀粉品质的重要指标。本文综述了国内外在小麦籽粒淀粉粒粒级分布及其与淀粉品质特性关系方面的研究进展,提出应注意小麦籽粒不同粒级淀粉粒分布特征及其形成机理与调控途径等领域的研究,以促进优质小麦品种选育和调优栽培技术的建立。     

小麦胚乳 A、B 型淀粉粒发育特征及黏度特性

利用扫描电镜对4个小麦品种不同发育时期籽粒自然断面和分离提纯的A、B型淀粉粒进行观察,并采用黏度糊化仪对小麦面粉和成熟小麦胚乳A、B型淀粉粒分别进行黏度测定.电镜扫描结果显示,小麦授粉3d有凝胶状物质产生于造粉体内壁,6d可明显看到部分造粉体被淀粉粒充满,此时淀粉粒雏形已现,9d淀粉粒体积增大,基本充满所有造粉体,12d前观察到的均为A型淀粉粒,15d有B型淀粉粒出现,18d以后造粉体被完全破坏降解,只留存有A、B型淀粉粒和各自表面的结合蛋白.这说明12d前是A型淀粉粒形成时期,后逐渐形成B型淀粉粒.黏度糊化测定结果表明,A、B型淀粉粒糊化后呈天蓝色,而面粉糊化后呈白色.其次,所测小麦样品糊化焓变和峰值黏度大小表现为B型淀粉粒＞A型淀粉粒＞小麦面粉.     

花后干旱对小麦胚乳淀粉粒发育和理化特性的影响

我国小麦主产区在籽粒灌浆期往往频发干旱,常导致小麦产量下降和品质变劣。为了解花后干旱对小麦籽粒淀粉粒发育及淀粉理化特性的影响,以中强筋小麦新冬20号和新冬23号为供试材料,在花后干旱胁迫下对小麦籽粒灌浆过程中淀粉粒形态、粒径、淀粉降解酶活性以及淀粉相对结晶度、持水力、膨胀势、溶解度和破损淀粉粒含量进行了研究。结果表明,花后干旱处理下两个参试小麦品种的淀粉粒基本形态未发生明显变化。对比新冬20号,花后干旱对新冬23号淀粉粒的形成、发育影响更大。花后干旱处理下,新冬20号和新冬23号胚乳中的淀粉降解酶活性均在灌浆后期达到峰值,花后35 d时,籽粒淀粉降解酶活性均明显高于同时期的对照。花后干旱未改变参试小麦品种淀粉粒的结晶类型,但降低了其相对结晶度。花后干旱处理的新冬23号籽粒中淀粉粒的持水力和破损淀粉含量显著低于对照。试验说明花后干旱胁迫影响了小麦籽粒灌浆过程中淀粉降解酶活性,进而作用于淀粉粒的表观结构,最终对淀粉粒的理化特性产生影响,影响程度与参试小麦品种的遗传特性有关,干旱敏感型品种受其影响更为明显。     

西藏冬青稞胚乳淀粉粒发育特征研究

为了解青稞胚乳淀粉及淀粉粒形成与生长特征,以西藏育成青稞品种冬青8号为材料,对籽粒发育过程中胚乳灌浆速度、淀粉积累量及淀粉粒的产生、二维面积、粒径变化进行了分析。结果表明,胚乳发育过程中,干物质和淀粉积累量呈S型曲线,两者呈正相关。花后5d,青稞胚乳中可零星见到粒径和二维面积较小的A型小淀粉粒;花后10~15d,A型小淀粉粒数量显著增大,但粒径和二维面积增加较慢;花后20d,B型小淀粉粒可能已经形成,与A型小淀粉粒组成一个复合群体;花后25d,形成了粒径10μm的A型淀粉粒、粒径5~10μm的B型淀粉粒和粒径5μm的C型淀粉粒;花后30~55d,不同粒径的淀粉粒数量和二维面积逐渐增加,其中,C型淀粉粒数量不断增加直至籽粒成熟。青稞成熟籽粒胚乳中,淀粉粒的粒径为1.45~44.76μm,二维面积为3.56~1 750.8μm2;A型淀粉粒形状为近圆形,表面光滑,个别表面附着有C型淀粉粒,B型淀粉粒形状有近圆形、椭圆形多种类型,C型淀粉粒形状比B型淀粉粒的变异更大。     

四川主栽小麦品种遗传多样性的SSR标记研究

采用微卫星分子标记 (SSR)对四川省近 5 0年以来年推广面积达 6 6 70 0 hm2 (10 0万亩 )以上的 4 0个主栽小麦品种的遗传多样性进行了研究。结果发现 ,在小麦全基因组 4 2条染色体臂上的 4 6个 SSR位点上 30个 SSR位点 (6 5 .2 2 % )具有多态性。这 4 6个位点共检测到 110个等位变异 ,每个 SSR位点能检测到 1～ 8个 ,平均为 2 .4个。聚类分析表明 ,SSR标记能将 4 0个品种相互区分开。品种间遗传相似系数 (GS)变幅为 0 .4 5 1～ 0 .76 7,平均 GS值为0 .6 0 1。据此认为 ,SSR标记揭示出四川主栽小麦品种具有较高的遗传多样性。各年代间 GS值变化趋势分析表明 ,2 0世纪 70年代后 ,四川小麦的遗传多样性呈明显的下降趋势