淀粉积累规律及含量对小麦品质的影响及黑麦染色体对小麦贮藏蛋白表达的影响研究

论文摘要

随着生活水平的提高,人们对小麦的加工品质提出了更高的要求。小麦籽粒中的贮藏蛋白和淀粉组分对小麦的加工品质有着非常重要的影响。长期以来,在小麦品质改良研究中人们只重视蛋白质组分、结构对小麦加工品质的影响,而占小麦胚乳70%的淀粉对小麦加工品质的影响则研究不够深入,因此全面了解小麦淀粉组分的积累规律及其含量对小麦品质的影响必然有助于小麦品质改良的研究。黑麦是小麦的重要近缘种属植物,携带有大量抗病、抗逆、增产的基因。在近30年的小麦育种中,小麦一黑麦附加系作为向小麦遗传背景中导入黑麦外源遗传物质的桥梁材料,在小麦育种材料的创制中有不可取代的地位。选用不同遗传背景的小麦.黑麦双二倍体及附加系材料,可了解不同遗传背景的黑麦染色体对普通小麦主要高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和醇溶蛋白组成的影响,为更好地利用黑麦优异基因提供指导。本研究选用遗传背景相同的5个小麦姊妹系材料（J655、J210、J309-2、J285和J724）进行籽粒主要贮藏蛋白组分分析,从中筛选出具有相同高分子量谷蛋白亚基组成和醇溶蛋白组分的材料,进行淀粉组分积累规律研究和淀粉含量与品质指标的相关性分析,以排除蛋白对小麦品质的干扰,更加明确了淀粉组分对小麦品质的贡献。另外选用普通小麦受体亲本Holdfast（2n=42）、中国春（2n=42）和黑麦供体亲本King（2n=14）、Impire（2n=14）及其双二倍体（2n=56）和二体附加系（2n=44）作为供试材料,对其进行高分子量谷蛋白亚基组成和醇溶蛋白组分分析,探讨了黑麦基因组以及不同黑麦染色体在普通小麦遗传背景中对籽粒贮藏蛋白表达的影响。研究结果如下:1.材料J655、J309-2、J210的HMW-GS组成完全一致,都为N,7+8,2+12。J724的HMW-GS在Glu-1A位点上只有一种亚基类型,亚基类型为2;在Glu-1B位点上有2种变异:7+8和14+15,变异率较大;在Glu-1D位点上无变异,亚基类型为:2+12。J285的HMW-GS在Glu-1A上有2种亚基类型:1和null,在Glu-1B上有2种亚基组合形式:2+12和5+10,变异率较大,在Glu-1D位点上无变异,亚基类型为:2+12。J655、J309-2和J210在醇溶蛋白组分上没有任何差异。J285在ω、γ,和α区都存在两种蛋白条带组成形式,J724醇溶蛋白的变异条带则主要存在于γ,和ω区,分别有两种形式,只有一条泳道在β区出现了变异。以上结果表明即使是高代材料高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白组分仍可能不纯合,因此在小麦品质育种过程中要注意高代材料中蛋白质组分的选择。2.3个材料淀粉各组分积累变化趋势相似。灌浆中后期支链淀粉积累速率大于直链淀粉。J655直链淀粉含量最高,支链淀粉含量最低,直支比值最大,J309-2直链淀粉含量最低,支链淀粉含量最高,直支比值最小。此结果表明姊妹系材料在淀粉各组分积累趋势上差异不大,但灌浆后期淀粉组分的积累量仍存在差异。因此可以通过灌浆中后期的田间水肥管理调节淀粉各组分的积累,特别是支链淀粉,有利于专用型小麦的培育。3.将J655,J309-2,J210灌浆后的最终淀粉含量与小麦品质指标进行相关性分析发现:（1）直链淀粉含量与支链淀粉含量、总淀粉含量呈显著负相关关系,与直支比值呈显著正相关关系,（2）直链淀粉含量与降落值、面筋指数呈显著负相关关系,支链淀粉含量和总淀粉含量与面筋指数呈显著正相关关系。（3）直链淀粉含量和直支比值与吸水率呈显著负相关关系,支链淀粉含量和总淀粉含量与吸水率呈显著正相关关系。结果表明支链淀粉含量对总淀粉含量贡献较大,且对面筋质量有正向影响,因此可以通过支链淀粉含量这一指标来反映面筋质量的优劣。4.对两套小麦-黑麦附加系及其各自的双二倍体材料进行籽粒主要贮藏蛋白组分分析发现:（1）两份双二倍体的HMW-GS都表达出小麦亲本带型和一条迁移率与双亲不一致的条带,醇溶蛋白呈共显性表达。（2）Holdfast-King的1R附加系HMW-GS带型与其双二倍体带型一致,醇溶蛋白呈共显性表达;3R附加系的HMW-GS缺失受体亲本条带并表达出一条迁移率与双亲有差异的条带,其醇溶蛋白缺失受体亲本条带;其余附加系（2R,4R-7R）的HMW-GS和醇溶蛋白带型与其受体亲本带型一致。（3）中国春-Impire的1R附加系HMW-GS带型与其双二倍体一致,醇溶蛋白只表现受体小麦亲本带型,2R到7R附加系的HMW-GS和醇溶蛋白带型与都与小麦亲本带型一致。这表明小麦-黑麦异源双二倍体中小麦和黑麦的基因组会相互影响,引起籽粒贮藏蛋白组成表达上的差异;同一种黑麦的不同染色体对籽粒贮藏蛋白组成表达的影响也有差异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 文献综述
• 1 小麦品质的研究进展
• 1.1 小麦品质的定义
• 1.2 蛋白质组分及其与品质的关系
• 1.2.1 高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）的遗传研究进展
• 1.2.2 HMW-GS与小麦品质关系的研究进展
• 1.2.3 醇溶蛋白的遗传研究进展
• 1.2.4 醇溶蛋白与小麦品质关系的研究进展
• 1.3 小麦淀粉的研究进展
• 1.3.1 淀粉的分类、结构及基本性质
• 1.3.2 小麦籽粒淀粉组分合成积累研究进展
• 1.3.3 小麦籽粒淀粉组分与品质的关系
• 2 外源遗传物质在小麦育种中的应用
• 2.1 不同基因组之间相互作用的研究进展
• 2.2 黑麦遗传物质在小麦育种中的应用
• 3 本研究的目的与意义
• 第一章 小麦姊妹系的淀粉积累规律研究及淀粉含量与小麦主要品质指标的相关性分析
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 HMW-GS组分的常规电泳分析
• 2.2.2 醇溶蛋白组分分析
• 2.2.3 淀粉含量的测定
• 2.2.4 微量SDS沉淀值的测定
• 2.2.5 面筋指标测定
• 3 结果与分析
• 3.1 小麦籽粒主要贮藏蛋白组成分析
• 3.2 小麦淀粉组分积累规律研究
• 3.3 小麦淀粉组分含量与小麦食品品质指标间的相关性分析
• 4 讨论
• 4.1 小麦姊妹系HMW-GS和醇溶蛋白组分分析
• 4.2 小麦姊妹系灌浆期淀粉含量动态研究
• 4.3 小麦姊妹系淀粉组分含量与小麦食品品质的相关性分析
• 第二章 不同黑麦染色体对普通小麦主要籽粒贮藏蛋白组成影响的研究
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 3 结果与分析
• 3.1 黑麦染色体对普通小麦HMW-GS组成的影响
• 3.2 黑麦染色体对普通小麦醇溶蛋白组分的影响
• 4 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文