施氮量对小麦籽粒高分子量麦谷蛋白亚基积累的调控效应研究

论文摘要

小麦麦谷蛋白在面团加工品质中有着至关重要的作用。根据分子量大小,可将麦谷蛋白分为高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）。高分子量谷蛋白亚基是谷蛋白聚合体的核心骨架,与小麦品质密切相关。其组成与数目因不同小麦品种而异,受到遗传控制并具有稳定性,但其表达量受到环境条件和栽培措施的影响。本研究以不同小麦品种、以及从一个重组自交系（RIL）群体中筛选出的代表性家系为材料,研究小麦籽粒HMW-GS形成的动态特征、以及施氮量的调控效应。本研究共涉及两个试验：试验1以不同品质类型小麦品种、以及从一套普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL染色体易位系92R137和地方品种辉县红杂交后、通过单粒传方法构建的F8重组近交家系（RIL）群体中,筛选出4个HMW-GS亚基组合相同（1、7+8、5+10）而蛋白质含量差异较大的代表性家系为材料,在田间试验条件下研究小麦籽粒HMW-GS和GMP形成和积累动态特征。试验2选用试验1中的材料,在田间条件下设置0（N1）、150（N2）、225（N3）kg·hm-2共3个施氮水平处理,以评估施氮水平对小麦籽粒HMW-GS和GMP积累的调控效应。研究结果表明：小麦籽粒各亚基在花后13d时均已形成,但不同亚基起始形成时间不同；各亚基含量随灌浆进程呈上升趋势,而其起始积累量的差异不明显,18DAA之后才逐渐显现并增大。各家系花后23d到成熟期为快速积累期,而不同品质类型小麦的快速积累期是从花后18DAA至成熟期。蛋白含量高的品种（家系）籽粒HMW-GS含量高于对应的低蛋白家系。施氮量对小麦籽粒HMW-GS的起始形成作用不明显,施氮水平在0-225 kg·hm-2范围内,小麦籽粒中总HMW-GS和GMP含量均随施氮量增加而提高,同时增施氮肥可以提高小麦品种（家系）HMW-GS积累速度,延长其快速积累期,提高GMP含量,改变亚基间的比例。在相同氮肥水平下,籽粒总蛋白含量高的品种,其GMP和HMW-GS含量和积累量也相对较高,表明籽粒HMW-GS和GMP的积累与其他蛋白组分可能存在一定的协同效应,导致籽粒总蛋白含量同步变化。RILs代表性家系和不同品质类型小麦品种籽粒HMW-GS和GMP积累对施氮量的响应有所差异。施氮水平在0-225 kg·hm-2范围内,成熟期小麦籽粒HMW-GS含量升高幅度大小依次为：170>49>徐麦31>194>141>宁麦13。GMP含量升高幅度大小依次为：宁麦13>徐麦31>49>194>141>170。小麦籽粒HMW-GS与GMP含量和积累量均不受T6VS·6AL染色体易位片段的显著影响,T6VS·6AL对品质的可能影响表现在醇溶蛋白含量上。该种质资源在小麦育种中的主要作用,可能是在不显著改变小麦籽粒品质的前提下,重点提高后代品种的抗病性。在小麦籽粒灌浆期间,不同基因位点（Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1）编码的各HMW-GS、亚基对以及总HMW-GS含量均与GMP含量呈显著的正相关关系。HMW-GS组成、比例与含量都与GMP含量关系密切。小麦成熟期籽粒中二者相关性对氮肥的响应斜率大小依次为：徐麦31>170>宁麦13>49>141>194。本研究中的徐麦31的5+10亚基对的含量与宁麦13的2+12亚基对含量相近,徐麦31的7+9亚基对的含量与宁麦13的7+8亚基对含量相近。而与品质关系非常密切的籽粒GMP含量表现为徐麦31高于宁麦13,说明优质亚基组成类型的存在有利于形成连续的大聚合体。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 摘要
• 1 小麦籽粒品质指标品质与改良
• 2 籽粒蛋白质与小麦品质
• 2.1 小麦籽粒蛋白质
• 2.2 小麦籽粒的蛋白质形成特点
• 2.3 小麦籽粒蛋白质含量与品质的关系
• 3 麦谷蛋白及高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）
• 3.1 麦谷蛋白组成和HMW-GS的分离
• 3.2 HMW-GS的分子结构
• 3.3 HMW-GS与小麦加工品质的关系
• 3.4 GMP
• 3.5 HMW-GS与GMP的关系
• 4 氮代谢与籽粒蛋白质形成
• 5 重组近交家系
• 6 研究目的与意义
• 参考文献
• Abstract
• 第二章 小麦籽粒HMW-GS和GMP积累动态研究
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 籽粒蛋白组分含量
• 2.2 籽粒HMW-GS积累动态
• 2.3 籽粒GMP含量和积累量变化动态
• 2.4 HMW-GS含量与GMP含量的相关关系
• 3 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• Abstract
• 第三章 不同施氮水平对不同品质类型小麦籽粒HMW-GS与GMP积累的影响
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同氮素水平下籽粒HMW-GS积累动态
• 2.2 不同氮素水平下GMP含量与积累量变化动态
• 2.3 不同氮素水平下不同基因位点的HMW-GS含量变化
• 3 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• Abstract
• 第四章 施氮量对小麦重组自交系家系籽粒HMW-GS和GMP积累的调控效应研究
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同施氮量对小麦花前贮藏物质转运和花后同化的影响
• 2.2 不同施氮量对小麦花前贮藏氮素运转和花后氮素同化的影响
• 2.3 不同施氮量对籽粒蛋白质组分含量的影响
• 2.4 不同施氮量对小麦籽粒HMW-GS积累动态的影响
• 2.5 不同施氮量对小麦籽粒GMP积累动态的影响
• 2.6 不同施氮量对不同基因位点编码HMW-GS含量比例的影响
• 3 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• Abstract
• 第五章 讨论与结论
• 摘要
• 1 讨论
• 1.1 小麦-簇毛麦T6VS·6AL对小麦籽粒品质及HMW-GS和GMP积累的影响
• 1.2 HMW-GS积累动态
• 1.3 施氮量对籽粒HMW-GS及GMP积累的影响
• 1.4 小麦籽粒HMW-GS和GMP积累的相关关系
• 1.5 研究展望
• 1.6 本研究的创新之处
• 2 结论
• 2.1 小麦籽粒HMW-GS积累规律
• 2.2 T6VS·6AL对HMW-GS和GMP积累的影响
• 2.3 施氮量对小麦籽粒HMW-GS和GMP成动态的影响
• 参考文献
• Abstract
• 致谢
• 硕士在读期间发表及已投稿的相关论文