小麥淀粉分支酶同工酶遺傳多樣性及對酶活性和支鏈淀粉含量的影響.pdf

1、淀粉是成熟小麥籽粒的主要組成成分,約占小麥籽粒重量的65％左右,由分支很少的直鏈淀粉和高度分支的支鏈淀粉兩種葡萄糖多聚體組成。直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例(直/支比)影響淀粉的理化性質(zhì)和黏滯性譜(RVA譜)特性,進而影響小麥的加工品質(zhì)、食用品質(zhì)和工業(yè)用途。然而直鏈淀粉含量相同或相近的品種之間,淀粉品質(zhì)卻表現(xiàn)出明顯差異,說明除直/支比外,支鏈淀粉的精細結(jié)構(gòu)如聚合度、分支化度、鏈長分布和平均鏈長等結(jié)構(gòu)參數(shù)也顯著影響小麥品質(zhì)。淀粉分支酶(SBE)

2、是唯一引入α-1,6糖苷分支鍵的淀粉合成酶,因此SBE的性質(zhì)和活性是影響支鏈淀粉精細結(jié)構(gòu)和含量的重要因素。本研究選用種源地分布有代表性的90個小麥品種為材料,應(yīng)用非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(Native-PAGE)和SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)檢測了淀粉分支酶同工酶的等位基因分布特點和基因型組成,鑒定了SBE各同工酶的遺傳多態(tài)性,研究了SBE等位基因位點和基因型與酶活性的關(guān)系,分析了SBE等位基因位點和基因型對支鏈淀粉含

3、量的遺傳效應(yīng),以期為闡明小麥淀粉品質(zhì)形成的分子機制和小麥淀品質(zhì)改良提供理論依據(jù),主要研究結(jié)果如下。 1. 胚乳可溶性基質(zhì)SBE遺傳多樣性鑒定 應(yīng)用Native-PAGE檢測表明,SBE有SBE I和SBE II兩種同種型,SBE I同種型表現(xiàn)豐富多態(tài)性,具有A、Di、Dii和B 4個基因位點,其出現(xiàn)頻率分別為22.2％、98.9％、48.9％和75.6％。而SBE II同種型只具有SBE II a單一基因位點,未顯現(xiàn)多念

4、性。在所有測試品種中,共檢測到7種基因型, Di基因位點幾乎出現(xiàn)在所有基因型中,對基因型組成的貢獻率最大；D與B位點組成的基因型(DiB和DiDiiB)的出現(xiàn)頻率高于與A位點組成的基因型(ADiB和ADiDii);每一個基因型(品種)只有4個基因位點的1～3個,未檢測到具有4個基因位點的基因型。 2.SBE兩種同種型酶活性分析 應(yīng)用Nagamine等文獻中的方法在Native-PAGE凝膠上對SBE進行酶活性染色,并通過

5、降低酶活性染色的協(xié)同酶-磷酸化酶的濃度,對SBE兩種同種型酶活性進行分析,結(jié)果在凝膠上只顯現(xiàn)SBEII酶帶,但SBE I酶帶未顯現(xiàn),表明SBEII活性大于SBE I。 3.SBE II b亞細胞定位及表達分析 SBE II b在小麥籽粒發(fā)育的早期開始表達,但表達量較低,從花后14d至28d其表達量幾乎恒定不變。不同發(fā)育時期SBE II b的活性有差異,其酶活性表達高峰出現(xiàn)在花后第21d左右。在籽粒發(fā)育后期,SBE II

6、b被淀粉粒所包裹,成為淀粉粒結(jié)合蛋白,暫時喪失活性,一旦淀粉粒結(jié)構(gòu)遭到破壞釋放SBE II b,其活性立即恢復(fù)。SDS-PAGE檢測表明,所有被試品種都具有單一SBE II b位點,表明SBE II b不具有遺傳多樣性。 4.SBE基因型與酶活性的關(guān)系 統(tǒng)計分析SBE各個基因位點和基因型的酶活性并進行差異顯著性測驗和多重比較。單一基因位點分析表明:A、Di、Dii和B 4個基因位點的酶活性之間差異達極顯著水平(p<0.0

7、1),其中A基因位點所表達的酶活性最高,而其它3個基因位點之間差異未達到顯著水平；基因型分析表明：由A位點組成的基因型酶活性最高,與不含A位點的基因型相比差異達顯著水平(p<0.05),而缺乏A位點的基因型之問酶活性無顯著差異(p<0.05)。由于SBE II同種型不具有多態(tài)性,因此SBE酶活性與SBE I具有顯著相關(guān)性,與SBE II相關(guān)性不顯著,其中A基因位點或含有A位點的基因型對酶活性的影響最大。 5.SBE基因型對支鏈淀

8、粉含量遺傳效應(yīng)分析 單一基因位點的分析結(jié)果表明:A基因位點的支鏈淀粉含量最高,Di位點最低,在0.01水平上差異顯著；多個等基因位點(基因型)的聯(lián)合效應(yīng)分析表明,組成基囚型的基因位點越多,支鏈淀粉含量越高,與酶活性分析結(jié)果呈完全一致的趨勢。其中,含有A基因位點的基因型(ADi Dii和ADi B)所對應(yīng)的支鏈淀粉含量較高,與不含A位點的基因型(DiB、DiDii和Di)的支鏈淀粉含量差異達顯著水平(P<0.05)。SBE不同基因