小麦腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶同工酶类型与淀粉含量关系的研究

论文摘要

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)是淀粉合成过程中的关键酶,负责调控淀粉合成的起始步骤。已有研究表明,AGP的活性高低直接影响作物籽粒的淀粉含量。以往有关小麦AGP的研究主要集中在灌浆过程中酶活性的动态变化及其对淀粉含量的影响,或与环境的互作等方面,对于小麦中AGP同工酶的类型,以及各同工酶活性与淀粉积累关系等方面的研究一直未见报道。本试验采用全国各地60个有代表性的小麦品种为试验材料,运用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,研究了我国小麦品种AGP的种类、分布,并分析了AGP同工酶基因型对酶活性和淀粉含量的影响,以期为提高小麦产量提供理论基础。主要研究结果如下:1.AGP在小麦灌浆过程中的活性动态变化以不同地区的6个小麦品种为试验材料,测定了灌浆过程中籽粒AGP活性的动态变化。结果表明,在灌浆过程中,AGP的活性变化呈单峰曲线。在灌浆初期,活性增长幅度较小,保持在比较低的水平。从花后5天开始,活性增长显著,直至20天前后达到最大值。而后缓慢降低,至灌浆期结束时仍有一定活性。2.小麦中AGP同工酶的种类本试验是国内首次研究小麦中AGP同工酶的种类及其在植株中的分布情况。参考Weaver在玉米中应用的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,经过多次试验,总结出一套简便、有效的鉴定小麦中AGP的活性电泳方法。结果表明,小麦中存在6种AGP同工酶,分别分布在果皮、种皮、胚乳、叶片中,且它们的表达有一定的时序性。进一步SDS凝胶电泳结果显示,各同工酶的亚基组成与以往报道一致,AGP由两大两小四个亚基组成,小亚基较为保守,分子量在50KD左右,大亚基分子量在51~54KD之间。3.小麦籽粒中AGP同工酶基因型组成及其对酶活性和淀粉含量的影响通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定了60个小麦品种中AGP的基因型组成,并测定了各品种的酶活性及淀粉含量。结果表明,在花后20天的小麦胚乳中,检测到四个同工酶基因位点:AGPa、AGPb、AGPc和AGPd,其出现频率分别为96.7%、80%、86.7%和16.7%;共检测到5种基因型,其中基因型AGPabc出现频率最高,为46.7%。不同基因型的品种间AGP活性和总淀粉含量达显著差异(P<0.05)。其中具有基因型AGPabcd的品种酶活性及总淀粉含量最高,表明小麦籽粒中不同AGP同工酶基因型对酶活性及淀粉含量有不同的遗传效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 引言
• 1.1 作物籽粒淀粉
• 1.1.1 淀粉的分类及其基本性质
• 1.1.2 淀粉的基本结构
• 1.2 淀粉的合成及其关键酶
• 1.3 腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶
• 1.3.1 AGP 是淀粉合成中的关键酶
• 1.3.2 AGP 的调控
• 1.3.3 AGP 在细胞内的定位
• 1.3.4 AGP 在作物产量和品质改良方面的应用
• 1.4 同工酶的分离
• 1.5 同工酶染色
• 1.6 本研究的目的意义
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料及主要仪器和试剂
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 主要仪器和试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 AGP 粗酶液提取
• 2.2.1.1 测活用AGP 粗酶液提取
• 2.2.1.2 NATIVE-PAGE 用AGP 粗酶液提取
• 2.2.2 AGP 活性测定
• 2.2.3 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（NATIVE-PAGE）
• 2.2.4 SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）
• 2.2.5 总淀粉含量测定
• 2.2.6 数据统计分析
• 3. 结果与分析
• 3.1 小麦灌浆过程中AGP 活性动态变化
• 3.2 不同小麦品种AGP 活性电泳
• 3.2.1 小麦籽粒中的AGP 同工酶
• 3.2.1.1 花后5 天小麦AGP 活性电泳
• 3.2.1.2 花后20 天小麦籽粒的AGP 活性电泳
• 3.2.1.3 小麦胚乳在不同生长期的AGP 活性电泳
• 3.2.2 不同小麦叶片AGP 活性电泳
• 3.3 小麦胚乳中AGP 各同工酶的亚基组成
• 3.4 AGP 同工酶基因型对酶活性及淀粉含量的影响
• 3.4.1 AGP 等位基因位点及同工酶基因型检测
• 3.4.2 不同基因型对AGP 酶活性及总淀粉含量的遗传效应分析
• 4. 讨论
• 4.1 AGP 酶活性动态变化
• 4.2 小麦AGP 的同工酶分布
• 4.3 不同基因型对AGP 酶活性及总淀粉含量的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附：硕士阶段已发表论文