不同小麦品种籽粒淀粉合成酶基因的表达及其与淀粉积累的关系

为探寻不同专用类型小麦籽粒品质调控的途径,以不同专用类型小麦品种为材料,比较了其籽粒淀粉合成酶基因表达、淀粉合成酶活性以及淀粉积累速率动态特征,并分析了三者之间的相关性。结果表明,整个灌浆期间,籽粒淀粉合成酶基因（AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI）相对表达量、淀粉合成酶（AGPase、GBSS、SSS、SBE）活性及直、支链淀粉积累速率均表现为强筋小麦中优9507〉中筋小麦淮麦18〉弱筋小麦宁麦9号〉糯小麦Wx11。相关分析表明,AGPase1、SSSIII、SBEI基因的相对表达量最大值与AGPase、SSS、SBE活性峰值均呈极显著正相关;GBSSI基因相对表达量最大值与GBSS活性峰值相关不显著;4种淀粉合成酶基因相对表达量最大值均与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率峰值呈极显著正相关;4种淀粉合成酶活性与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关。     

花后高温胁迫对小麦籽粒淀粉积累及晶体特性的影响

为给小麦抗高温胁迫栽培提供依据,采用高温胁迫与自然温度对比的方法,通过盆栽试验和人工气候室控温(温室控制误差±2℃,湿度控制误差±1%),研究了花后高温胁迫对弱筋小麦扬麦15号籽粒淀粉积累动态、破损淀粉及晶体特性的影响.结果表明,花后不同时期35℃以上高温处理后,籽粒直链、支链及总淀粉积累量和粒重均低于对照(CK,常温),表现为CK＞花后25～27 d＞花后20～22 d＞花后15～17 d＞花后10～12 d＞花后5～7 d,且淀粉直/支比谷点不同程度前移,籽粒破损淀粉增加.35℃和40℃高温胁迫下,淀粉粒晶体结构仍呈典型的A型特征,但籽粒淀粉相对结晶度下降,随着处理时间的后移,相对结晶度降低,且淀粉晶体在2θ为15°、17°和18°左右的尖峰强度均低于CK.花后前期高温较后期高温对小麦淀粉积累和破损淀粉影响更大,相对结晶度则后期高温影响更大.     

补灌对旱地小麦花后旗叶和籽粒氮代谢及产量的影响

为了探讨旱地高产麦田的高产潜力,在莱阳市冯格庄的旱地高产麦田（曾多次创出旱地9 000 kg·hm-2以上产量）研究了补充灌水（简称“补灌”）对旱地小麦生育后期氮代谢及产量的影响。结果表明,补灌对旱地小麦旗叶氮代谢指标有一定的调节作用。在补灌120 mm的处理中,旱地小麦达到高产水平（9 310.20 kg·hm-2）。随着补灌次数的增加,在补灌180 mm和240 mm的处理中旱地小麦旗叶的硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质含量、游离氨基酸含量和脯氨酸含量有所降低。在本试验条件下,补灌120 mm的处理产量最高。继续增加补灌次数,产量开始下降,甚至低于对照处理,表明合理灌溉对旱地小麦产量提高有积极的促进作用。     

超高产小麦生育后期旗叶生理特性的研究

为了明确超高产小麦品种的生理特性及其与普通小麦品种的差异,研究了三个具有超级小麦产量潜力的新品种(系)(以下称超高产小麦品种)鲁原301、潍麦8号和山农62G在生育后期旗叶生理特性的变化.结果表明,与对照品种鲁麦14相比,三个超高产小麦品种(系)的旗叶都具有较高的光合速率,叶绿素含量高,衰老延缓,各个时期的可溶性蛋白和可溶性糖含量也比鲁麦14高.这表明超高产小麦品种对光能的利用能力高,有效光合时间和光合持续期延长,积累的有机物质增多.     

淀粉含量不同的两类小麦品种籽粒淀粉积累及关键酶活性的变化

为给新疆小麦品质育种提供理论依据,在新疆灌溉农业条件下,选用淀粉含量差异较大的普通小麦品种新春24、E28（高淀粉含量组）和宁春16、安农9912（低淀粉含量组）为材料,测定了籽粒灌浆过程中总淀粉及淀粉组分的含量,同时测定了籽粒束缚态淀粉合成酶（granule bound starch synthase,GBSS）、可溶性淀粉合成酶（soluble starch synthase,SSS）、淀粉分支酶（starch branching enzyme,SBE）和淀粉去分支酶（starch debranching enzyme,DBE）等相关酶的活性,并对其在籽粒灌浆过程中的变化及淀粉积累特征进行了相关分析。结果表明,高淀粉含量和低淀粉含量的小麦品种在籽粒淀粉积累量和积累速率上均存在明显的基因型差异。Logistic 方程拟合淀粉积累过程发现,支、直链淀粉最终积累量取决于积累启动时间的早晚和积累速率的大小,而最大积累速率出现时间的早晚对其调节作用较小。不同类型籽粒中的GBSS、SSS、SBE和DBE酶活性变化均呈现单峰曲线,峰值出现在花后12~24 d不等。4个品种的GBSS酶活性均与直链淀粉的积累速率呈极显著正相关,与总淀粉的积累速率达到显著或极显著正相关,但与支链淀粉积累速率的相关不显著。SBE和SSS酶活性与总淀粉的积累速率和支链淀粉的积累速率呈显著或极显著正相关,而与直链淀粉积累速率的相关不显著。DBE活性与淀粉积累速率的相关性不显著。淀粉合成关键酶活性间的相关性分析表明,高淀粉含量的品种DBE活性与SSS、GBSS和SBE相关达到显著或极显著水平,它们之间可能存在着协同作用。     

施硫对小麦旗叶糖含量和籽粒淀粉积累的影响

为了研究硫对小麦糖类和淀粉积累的影响,以国审中筋高产小麦品种豫农949和兰考矮早8为供试材料,研究了施硫对小麦旗叶可溶性糖含量、蔗糖含量以及籽粒淀粉积累的影响.结果表明,与对照(S0)相比,施硫(S1)有利于提高小麦旗叶净光合速率,增加花后旗叶可溶性糖和蔗糖含量,提高"源"器官碳同化物的供应能力,尤其提高了灌浆前期籽粒中可溶性糖和蔗糖的含量,促进了籽粒可溶性糖、蔗糖的转化.加速了籽粒淀粉的积累.在本试验条件下,施硫显著提高了小麦籽粒产量和淀粉含量,豫农949和兰考矮早8分别增产12.74%和6.16%,籽粒淀粉含量分别增加4.66%和6.20%.     

面条品质不同的小麦品种籽粒淀粉特性及淀粉合成的差异

为给小麦面条品质改良提供理论依据,以4个携带全部3个Wx蛋白亚基的普通小麦品种为试材,检测其籽粒灌浆期淀粉合成关键酶活性的动态变化,并对籽粒淀粉理化特性和面条加工品质进行比较.结果表明,籽粒灌浆过程中,济麦19和济麦20 的淀粉粒束缚淀粉合成酶(GBSS)活性明显较低,而参与支链淀粉合成的关键酶如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性差异不明显,最终其籽粒直链淀粉含量显著低于鲁麦14和鲁麦21,面粉膨胀势、糊化峰值粘度和崩解值较高,面条加工品质优良.淀粉合成关键酶活性与直、支链淀粉增长速率显著相关,说明遗传背景不同是造成淀粉合成和最终加工品质差异的重要原因.不同淀粉合成关键酶活性之间密切相关,说明参与淀粉合成的酶是相互影响、共同作用的;直、支链淀粉增长速率高度相关,说明二者的合成是相互制约、同步进行的.携带全部3个Wx蛋白亚基的普通小麦品种的GBSS活性可以存在显著差异,从而形成不同的淀粉理化特性和面条加工品质,因此完全有可能在不缺失Wx蛋白的普通小麦中选育出优质面条品种.参与淀粉合成的关键酶是相互影响的,单独改变一种或几种淀粉合成关键酶的表达或活性,可能对淀粉品质的遗传改良作用较小.     

小麦籽粒淀粉合成、淀粉特性及其调控研究进展

淀粉是小麦籽粒中的主要成份,与中国传统食品(如面条、馒头等)的加工品质关系极为密切。目前淀粉品质的研究相对薄弱。本文综述了小麦淀粉合成关键酶、灌浆期间淀粉合成酶的变化与调控、灌浆期间淀粉的积累动态、淀粉特性及其农艺调控措施、淀粉特性与面食加工品质的关系等,以促进对小麦淀粉品质的了解和深入研究,为相关领域研究人员提供有益的参考信息。     

种植密度对不同小麦品种籽粒淀粉含量及其特性的影响

为探明种植密度对小麦籽粒淀粉含量与品质的影响,以2个强筋小麦品种(郑麦158和郑麦366)和2个中筋小麦品种(平安518和鑫华麦818)为材料,分别在3个种植密度(D225:225×10⁴株·hm^-2;D375:375×10⁴株·hm^-2;D525:525×10⁴株·hm^-2基本苗)条件下,研究种植密度对小麦籽粒淀粉含量及其特性的影响。结果表明,随着种植密度的增加,小麦籽粒总淀粉、支链淀粉含量及支直比呈下降趋势,直链淀粉含量呈上升趋势;淀粉峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、反弹值均呈上升的趋势,以D525处理下数值最高,且与D225处理间差异达显著水平;稀懈值则呈下降趋势,在低密度处理下表现最高。淀粉冻融析水率均在D225密度下最低,不同品种之间以鑫华麦818析水率最低。随着种植密度的增加,大淀粉粒体积、表面积和数目分布百分比升高,而小淀粉粒体积分布百分比降低。淀粉晶体特征不受种植密度的影响,呈典型的A型特征,相对结晶度则随着种植密度增加呈下降趋势。以上结果说...     

马铃薯不同品种淀粉积累生理基础研究：淀粉积累与磷酸化酶 蔗糖转化酶…

本试验以高淀粉品种晋薯２号，中淀粉品种内薯３号，低淀粉比花白为材料，对不同生育时期块茎淀粉含量，淀粉积累速度与淀粉磷酸化酶，蔗糖转化酶活性的关系进行了研究，其结果表明：全生育期３个品种淀粉磷酸化酶活性均呈单峰曲线变化。     

基于小麦产量三要素的产量条件QTL分析

为了从单个QTL水平上解析产量与产量三要素的遗传基础,利用花培3号和豫麦57杂交获得的168个家系的DH群体及其遗传图谱,在5个环境下对产量进行了非条件QTL分析和基于产量三要素(穗粒数、千粒重和单位面积穗数)的条件QTL分析,共检测到9个非条件QTL和28个条件QTL。其中,检测到2个主效QTL(QY.sdau-4D和QY.sdau-6D.2),它们可分别解释15.77%和10.16%的表型变异。分别检测到6个"一因多效"QTL和11个微效QTL;其中,QYsdau-4D.2通过影响单位面积穗数、穗粒数和千粒重而影响产量,QYsdau-2D.1和QYsdau-3A.1能提高单位面积产量但不影响穗粒数,即单位面积产量和穗粒数在该位点上几乎没有关联。本研究结果为通过分子设计聚合高产有利基因提供了理论基础,对培育单位面积产量大幅度提高的小麦新品种具有重要意义。     

小麦山农066559紫色性状的遗传分析

为了解小麦山农066559的紫粒、紫色花药和紫色叶鞘三个性状的遗传规律,以山农066559和普通小麦SN1391为亲本材料,分析其不同杂交世代(正反交F1、F2、F3和回交世代BC1F1、BC1F2)的性状表型,进行紫色性状遗传规律研究.结果表明,对于籽粒而言,F3中紫色与白色的分离比符合9∶7,在BC1 F2中,该比例为1∶3,说明紫色籽粒由两对独立的显性互补基因控制.对于花药而言,F2中紫色与黄色的分离比符合1∶3,在BC1F1中,该比例是1∶1,说明紫色花药由一对隐性基因控制.对于叶鞘而言,F2中紫色与白色符合3∶1的比例,在BC1F1中,该比例为1∶1,说明紫色叶鞘由一对显性基因控制.此外,三个性状的联合遗传分析表明,紫粒与紫花药的基因符合自由组合定律;紫粒的一个基因与紫叶鞘基因之间存在连锁和互换现象.可见小麦山农066559的紫色籽粒、花药和叶鞘性状,具有不同的遗传控制基因和遗传规律,这些基因之间具有不同的连锁特点.     

TaERFL1a转录因子在小麦籽粒淀粉合成中的功能研究

乙烯响应转录因子(AP2/ERF)家族在植物逆境胁迫与物质合成中有重要功能,其成员TaERFL1a参与了小麦响应非生物胁迫过程,然而其在淀粉合成中的功能尚不清楚。本研究利用大麦条纹花叶病介导的基因沉默技术(barley stripe mosaic virus-virus induced gene-silencing,BSMV-VIGS),在田间条件下抑制 TaERFL1a基因在小麦籽粒中的表达,通过测定灌浆期间籽粒内该基因的表达量、成熟籽粒产量性状和淀粉性状,探究TaERFL1a在小麦籽粒淀粉合成中的功能。结果发现,在接种后23 d,接种BSMV-VIGS- TaERFL1a植株籽粒内 TaERFL1a基因表达水平降低了86.5%; TaERFL1a基因沉默植株成熟籽粒的粒长、粒宽、千粒重和淀粉含量分别降低了5.22%、12.70%、9.53%和5.43%; TaERFL1a基因沉默植株的籽粒淀粉粒排列疏松且数量减少。这些结果表明TaERFL1a转录因子在小麦灌浆期间的籽粒淀粉合成中发挥了重要作用。     

小麦生育后期主茎和分蘖次生根对籽粒产量和品质的影响

为通过根系调控提高小麦产量和改善品质,以弱春性优质强筋小麦品种郑麦9023为材料,研究了生育后期主茎次生根和分蘖次生根对小麦籽粒产量和品质的影响。结果表明,小麦分蘖次生根根系活力与根中全氮含量显著高于主茎次生根,而根中可溶性糖含量则低于主茎次生根。随着生育进程的推进,分蘖次生根与主茎次生根间的差异逐渐减小。分蘖次生根对单株成穗数、千粒重及单株产量的贡献大于主茎次生根,而对穗粒数的贡献则显著小于主茎次生根。与对照（维持完整根系）相比,只留主茎次生根处理和只留分蘖次生根处理的籽粒直链淀粉含量与直/支比例显著提高,而蛋白质含量显著下降。因此,生产实践中可以通过调节分蘖次生根与主茎次生根的比例及生理特性来提高籽粒产量和改善品质。     

小麦根系生理活性时空分布与土壤有效养分的关系

为了解小麦根系生理活性时空分布与土壤有效养分含量的关系,在2019-2021年两个小麦生长季,于小麦的不同生育时期采用长方体铁盒(0.2 m×0.05 m×0.2 m)在麦行上、行距1/4处、行距1/2处分别取0～0.2 m和0.2～0.4 m土层的样品,测定不同位点小麦根系生物量、根系活跃吸收面积、根总吸收面积、根系活力,以及土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量。结果表明,0～0.2 m和0.2～0.4 m土层中小麦根重密度、根总吸收面积和根系活跃吸收面积随生育时期的推进均呈先升后降的变化趋势;根系活力、根群生理势均呈“低-高-低-高-低”的变化趋势。0～0.2 m土层的根重密度、根总吸收面积、根系活跃吸收面积、根群生理势均显著高于0.2～0.4 m土层。在灌浆之前,0～0.2 m土层根系活力高于0.2～0.4 m土层;在灌浆到成熟期间,下层根系的根系活力显著增大。在整个生育期内,0～0.2 m土层中根重密度、根总吸收面积、根系活跃吸收面积和根群生理势的水平分布表现为行上>行距1/4处>行距1/2处;开花期之前,根系活力在行距1/4处最大,开花到成熟期间根系活力水平分布表现为行...     

小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL定位

为了发掘更多控制小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL,以兰考906和小偃81创制的133个F6~F7重组自交系为试验材料,在6个环境下利用SSR标记对旗叶大小及穗部相关性状进行QTL定位。结果表明,有202对SSR标记被用于构建遗传连锁图谱,图谱覆盖小麦21条染色体,全长1 678.93cM,标记间平均距离8.30cM。采用完备区间作图法共检测到30个QTL,分布在1B、2A、3D、4A、4B、4D、5D、6A、6B、6D和7D染色体上。其中,旗叶宽QTL有7个,穗长QTL有9个,小穗数QTL有5个,穗粒数QTL有5个,小穗着生密度QTL有4个,不同环境下单个QTL可解释的表型变异率为4.94%~23.14%,有14个QTL的表型贡献率大于10%,有8个QTL可在2个或2个以上环境中被检测到。其中,Qflw-4A在3个环境中被检测到,贡献率为10.13%~20.77%,是控制旗叶宽的稳定主效QTL;Qsl-4D.2在4个环境中被检测到,贡献率为12.58%~23.14%,是控制穗长的稳定主效QTL;Qker-5D在2个环境中被检测到,贡献率为11.44%~14.32%,是控制穗粒数的稳定主效QTL。这3个稳定主效QTL可作为改良叶宽和增加穗粒数的功能QTL作进一步研究。     

小麦籽粒营养品质及品质产量的边际效应

为阐明小麦籽粒营养品质及品质产量的边际效应,以黄淮麦区不同品质类型的4个小麦品种为材料,于2010-2012年度对不同麦行籽粒蛋白质、淀粉、可溶性糖含量等营养品质指标和品质产量进行了系统研究。结果表明,不同行次间籽粒蛋白质含量和可溶性糖含量差异达显著水平,其中边1行、边2行、边3行和边4行的籽粒蛋白质含量分别为136.79、131.02、129.50、126.58 mg·g^-1,可溶性糖含量分别为113.08、91.61、93.55、87.91 mg·g^-1;不同行次间籽粒淀粉含量差异达显著水平;不同行次间籽粒蛋白质产量和淀粉产量的差异达显著水平,其中,边1行、边2行、边3行和边4行的籽粒蛋白质产量和淀粉产量分别为1 543.3、995.7、987.1、930.9 kg·hm^-2和6 480.6、4 284.9、4 383.6、4 126.3 kg·hm^-2,边际效应显著。本研究表明,小麦营养品质和品质产量具有显著的边际效应,生产中可通过改革种植方式、合理选用品种等加以充分利用。     

小麦花后干旱胁迫下乙烯合成抑制剂对胚乳PCD的调控

为了明确花后干旱胁迫下内源激素乙烯对小麦胚乳细胞程序性死亡的调控作用,选用新疆冬小麦主栽品种新冬18号为参试材料,在花后干旱条件下对小麦穗部喷施硝酸钴（乙烯合成抑制剂）,通过Evans Blue染色观察了小麦胚乳细胞活力变化,通过DPAI染色、超微结构观察和细胞核计数探究了小麦胚乳细胞核形态和数量变化,利用聚丙烯酰氨凝胶电泳检测基因组DNA的完整性,同时测定核酸水解酶的活性及乙烯受体基因的相对表达量。结果表明,相比对照,喷施硝酸钴使小麦胚乳细胞生活力提高,细胞核衰退速度减缓,胚乳细胞数目增加,基因组DNA片段化峰值时间推后,核酸水解酶活性下降,乙烯受体基因表达量上调,千粒重增加,说明抑制乙烯可延缓小麦胚乳细胞程序性死亡进程,从而缓解花后干旱胁迫对小麦灌浆带来的危害。     

小麦根系活力的昼夜变化及最佳取样和测定时间

为系统了解小麦根系生理活性的昼夜变化动态,规范根系活力测定技术,使不同研究条件下的根系活力测定结果具有可比性,2009-2010年度以黄淮麦区推广面积较大的三个冬小麦品种（郑麦9023、周麦18号和郑麦004）为材料,对一天中不同时间取样和取样后放置不同时间的根系活力进行了测定和比较分析。结果表明,小麦根系活力昼夜变化显著,最高值出现在10∶00-14∶00,然后呈现下降趋势,最低值出现在23∶00-02∶00,而在02∶00-10∶00呈先升后降再升的＂N＂型变化趋势。田间取样后6h内,根系活力测定结果比较稳定,而在6h后测定结果变化明显,尤其是在16h后测定时变化显著。以上结果说明,小麦根系活力测定的最佳田间取样时间为10∶00-14∶00,田间取样后最好随即测定,如果时间不允许,也应争取在6h之内测定完毕。     

欧山羊草6Ub染色体附加对小麦萌发期抗旱性的改良作用

为探究欧山羊草U~b染色体附加对普通小麦抗旱性的遗传改良作用,选取2个普通小麦-欧山羊草异附加系(Ae9041和Ae9061,均附加了一对6U~b染色体)和3个普通小麦品种为材料,以聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,研究了不同小麦材料干旱胁迫后种子发芽势、发芽率、胚芽鞘长度、种子根数、胚根长度、幼苗高度以及贮藏物质利用率等抗旱相关指标的变化。结果表明,干旱胁迫抑制了各供试材料的种子萌发,且胁迫程度越大,抑制越明显。在相同浓度PEG6000处理下,两个异附加系的种子发芽势、发芽率和贮藏物质利用率的表现较为一致,且差异不显著。与耐旱品种晋麦47和节水品种石4185相比,Ae9041和Ae9061的幼苗胚芽鞘长、种子发芽率和贮藏物质利用率在干旱胁迫下均较高。在30%PEG6000胁迫下,Ae9041和Ae9061的种子发芽势、发芽率、幼苗胚芽鞘长、胚根长、幼苗高度均显著高于亲本中国春。由此可见,普通小麦-欧山羊草异附加系种子在干旱胁迫下能迅速吸水并整齐萌发,以发达的根系和较长的胚芽鞘促进幼苗地上部生长,并将胚乳营养快速转运至幼苗中,从而促进其较快地进行形态建成,也说明欧山羊草U~b染色体的附加能够改良小麦萌发期的抗旱性。