小麥品質(zhì)特性研究和高光效轉(zhuǎn)基因探索.pdf

1、產(chǎn)量和品質(zhì)始終是小麥遺傳改良的主要目標(biāo)性狀，本項(xiàng)研究針對(duì)當(dāng)前我國(guó)黃淮麥區(qū)小麥高光效親本材料匱乏，優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋特性選擇體系有待完善等問(wèn)題，開(kāi)展了小麥高光效轉(zhuǎn)基因和品質(zhì)特性等方面的研究，獲得以下主要結(jié)果:
　　1.對(duì)蛋白質(zhì)含量、干面筋含量、濕面筋含量、面筋指數(shù)、粉質(zhì)儀面團(tuán)形成時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、耐攪拌指數(shù)(公差指數(shù)）、弱化度、揉面儀和面時(shí)間、衰落值、8min尾高、8min尾寬、面包體積、面包紋理結(jié)構(gòu)、面包總評(píng)分等15個(gè)品質(zhì)特性的相對(duì)重要性

2、分析結(jié)果表明，干面筋含量、面筋指數(shù)、形成時(shí)間和耐攪拌指數(shù)等四項(xiàng)品質(zhì)特性可作為小麥品種選育程序中采用的主要選擇性狀。
　　2.對(duì)10種高分子麥谷蛋白亞基及其聚合方式品質(zhì)效應(yīng)分析結(jié)果表明，從選育強(qiáng)筋小麥品種的角度來(lái)看，1A染色體上以空缺亞基(N）或者為1亞基時(shí)面筋數(shù)量和面筋強(qiáng)度指標(biāo)較好;1B染色體上的7+8亞基對(duì)面筋強(qiáng)度特性效應(yīng)優(yōu)于其它1B染色體上的亞基，而1B染色體上的14+15亞基對(duì)面筋數(shù)量具有十分顯著的正向作用;1D染色體上的5

3、+10亞基對(duì)面筋強(qiáng)度具有非常顯著的正向作用，且對(duì)面筋數(shù)量也具有較好的正向作用，1D染色體上的2+12亞基的干面筋含量高于4+12亞基，對(duì)面筋強(qiáng)度的綜合效應(yīng)也較好。位于1A染色體上的高分子麥谷蛋白亞基2*對(duì)面筋數(shù)量和面筋強(qiáng)度的效應(yīng)為負(fù)效應(yīng)，且十分明顯;位于1D染色體上的高分子麥谷蛋白亞基4+12也具有明顯的低面筋強(qiáng)度效應(yīng)。
　　3.對(duì)18種低分子麥谷蛋白亞基及其聚合方式品質(zhì)效應(yīng)分析結(jié)果表明，1A染色體上的A3a亞基和1B染色體上的B

4、3d亞基對(duì)面筋數(shù)量和面筋強(qiáng)度均具有十分顯著的正向效應(yīng)，1D染色體上的D3c亞基和D3e亞基對(duì)面筋數(shù)量和面筋強(qiáng)度也具有一定的正向效應(yīng);而1A染色體上A3e亞基、1B染色體上的B3g、B3c亞基、1D染色體上的D3b、D3d亞基對(duì)面筋數(shù)量和面筋強(qiáng)度均具有十分明顯的負(fù)向效應(yīng);1B染色體上的B3i亞基對(duì)面筋數(shù)量具有顯著正效應(yīng)，而對(duì)面筋強(qiáng)度為負(fù)效應(yīng)，1D染色體上的D3a亞基則對(duì)面筋數(shù)量具有顯著的負(fù)效應(yīng)，而對(duì)面筋強(qiáng)度具有顯著的正效應(yīng)。
　　4

5、.高分子麥谷蛋白亞基和低分子麥谷蛋白亞基對(duì)品質(zhì)的影響效應(yīng)具有累加效應(yīng)的特點(diǎn)，優(yōu)異高分子麥谷蛋白亞基和優(yōu)異低分子麥谷蛋白亞基的聚合類型是影響小麥品質(zhì)狀況的重要因素。對(duì)于高分子麥谷蛋白亞基，1/7+8/5+10和N/7+8/5+10為強(qiáng)筋理想聚合方式，N/14+15/5+10和1/14+15/5+10為高面筋理想聚合方式。對(duì)于低分子麥谷蛋白亞基，則以A3a/B3d/D3a(或D3e)利于獲得強(qiáng)筋特性。高分子麥谷蛋白亞基的理想聚合方式與低分子

6、麥谷蛋白亞基理想方式可進(jìn)一步進(jìn)行聚合。
　　5.根據(jù)分析結(jié)果，提出了高分子麥谷蛋白亞基的評(píng)分體系，建立了低分子麥谷蛋白亞基的評(píng)分體系，經(jīng)驗(yàn)證分析這兩個(gè)評(píng)分體系具有較好的可行性，對(duì)小麥品質(zhì)育種具有重要的參考價(jià)值。同時(shí)，還從技術(shù)路線、親本利用、選擇途徑、鑒定技術(shù)對(duì)小麥品質(zhì)遺傳改良策略進(jìn)行了探討。
　　6.在篩選高光效玉米種質(zhì)資源的基礎(chǔ)上，克隆了C4型pepc基因cDNA，全長(zhǎng)3014bp，其開(kāi)放閱讀框?yàn)?955bp，推導(dǎo)編碼98

7、5個(gè)氨基酸殘基的蛋白質(zhì)。構(gòu)建了植物表達(dá)載體，并將其導(dǎo)入C3植物擬南芥和小麥。PCR、Southern雜交和Western雜交驗(yàn)證了目的基因在小麥和擬南芥中的整合、遺傳與表達(dá)特性。T4代擬南芥轉(zhuǎn)基因株系PC7839和PC3727的酶活較對(duì)照分別提高了3.93倍和2.95倍，光合速率較對(duì)照分別提高了31.78％和23.79％，表明該基因可在上述作物中正常遺傳與表達(dá)，并具有提高C3植物光合效能的作用。
　　7.光合動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因

8、小麥光飽和點(diǎn)、光飽和速率、光合最適溫度、羧化效率分別較對(duì)照提高了21.4％、25.1％、5℃和23.4％，CO2補(bǔ)償點(diǎn)下降15.8％;灌漿前期和中期強(qiáng)光高溫處理結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因小麥Pn和Fv/Fm值降幅均明顯低于對(duì)照，NPQ值增幅明顯高于對(duì)照，表明轉(zhuǎn)基因小麥具有更好的耐高溫強(qiáng)光能力;氣體交換參數(shù)結(jié)果表明，開(kāi)花期轉(zhuǎn)基因小麥Pn、Gs和Tr均明顯高于對(duì)照，而Ci則明顯低于對(duì)照，Gs和Tr日變化均與Pn日變化極顯著正相關(guān)，Ci日變化均與Pn日

9、變化極顯著負(fù)相關(guān)，表明轉(zhuǎn)基因小麥Pn的提高是由于增強(qiáng)了同化CO2能力和蒸騰作用、氣孔導(dǎo)度增加的原因;DCDP應(yīng)用結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因小麥Pn的提高確為pepc基因?qū)胨隆?br>　　8.熒光定量PCR分析結(jié)果表明，不同轉(zhuǎn)基因植株的目的基因拷貝數(shù)存在較大差異。反轉(zhuǎn)錄PCR分析結(jié)果表明，玉米C4型pepc基因可以在小麥中正確轉(zhuǎn)錄，且不同轉(zhuǎn)基因植株的表達(dá)量差異較大。PEPC酶活分析結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因材料葉片、葉鞘和莖稈中的PEPC酶活在拔節(jié)期、抽穗

10、期和灌漿期均比對(duì)照明顯提高，達(dá)到極顯著水平。同一組織中的PEPC酶活表現(xiàn)為灌漿期＞抽穗期＞拔節(jié)期，同一生育期表現(xiàn)為葉片＞葉鞘＞莖稈。拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期pepc基因表達(dá)量分別提高了2.39倍、1.9倍和2.35倍。灌漿期葉片、葉鞘、莖稈中pepc基因表達(dá)量分別提高了2.35倍、2.32倍和1.79倍。
　　9.產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因株系單莖重、千粒重、單穩(wěn)重和收獲指數(shù)均顯著高于對(duì)照周麥19;產(chǎn)量比較試驗(yàn)結(jié)果表明，參試的轉(zhuǎn)基