小麥籽粒淀粉合成酶基因表達(dá)與淀粉合成的關(guān)系.pdf

1、本試驗(yàn)以生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的不同專用類型非糯小麥品種和缺失Wx蛋白的糯性小麥品種作為研究材料。主要研究：(1)不同專用類型小麥籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(AGPasel)、束縛態(tài)淀粉合成酶基因(GBSSI)、可溶性淀粉合成酶基因(SSSHI)、淀粉分支酶基因(SBEI)表達(dá)與淀粉合成的關(guān)系：(2)缺失不同Wx蛋白小麥籽粒中GBSSI基因表達(dá)與直鏈淀粉合成的關(guān)系；(3)弱筋小麥籽粒淀粉合成酶基因表達(dá)對(duì)氮素和花后溫度的響應(yīng)。探索不同專用

2、類型小麥籽粒淀粉合成酶基因表達(dá)對(duì)淀粉合成與品質(zhì)調(diào)控的生理機(jī)制；為小麥的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。試驗(yàn)主要結(jié)果如下： 1.不同小麥品種籽粒淀粉合成酶基因表達(dá)、淀粉合成酶活性以及淀粉積累特點(diǎn) 不同專用類型小麥籽粒中淀粉合成酶基因(AGPasel、GBSSI、SSSIII、SBEI)表達(dá)變化動(dòng)態(tài)一致，均呈單峰曲線。于花后5天左右開始表達(dá)，15天達(dá)最大值，之后急劇下降，25天相對(duì)表達(dá)量下降至1.0左右，并相對(duì)穩(wěn)

3、定至成熟期；籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、束縛態(tài)淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSSIII)、淀粉分支酶(SBE)活性變化均呈單峰曲線，AGPase、SSS、SBE活性峰值時(shí)間出現(xiàn)在花后25天，GBSS活性峰值時(shí)間出現(xiàn)在花后30天；籽粒中淀粉及其組分含量和積累量均呈“S”型曲線變化，隨著灌漿進(jìn)程的推進(jìn)，呈上升趨勢(shì)。 不同專用類型小麥間，淀粉合成酶基因(AGPasel、GBSSI、SSSIII、SBE

4、I)相對(duì)表達(dá)量、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性、淀粉積累量和積累速率大小均表現(xiàn)為強(qiáng)筋小麥中優(yōu)9507>中筋小麥淮麥18>弱筋小麥寧麥9號(hào)>糯小麥Wx11，其中糯小麥Wx11籽粒中GBSSI相對(duì)表達(dá)量和GBSS活性幾乎為零，籽粒中直鏈淀粉含量<2％；同一專用類型不同小麥品種之間，上述測(cè)定值均表現(xiàn)為：強(qiáng)筋小麥中優(yōu)9507>秦麥11；中筋小麥揚(yáng)麥16>淮麥18；弱筋小麥揚(yáng)麥15>寧麥9號(hào)。 2.不同小麥品種籽

5、粒蔗糖合成酶(SS)活性、蔗糖和可溶性總糖含量變化 不同專用類型小麥籽粒中蔗糖合成酶(SS)均呈單峰曲線變化，花后20天SS活性達(dá)最大值，之后急劇下降。籽粒蔗糖和可溶性總糖含量隨著灌漿進(jìn)程的推進(jìn)呈下降趨勢(shì)。 不同專用類型小麥之間籽粒蔗糖合成酶(SS)活性表現(xiàn)為強(qiáng)筋小麥中優(yōu)9507>中筋小麥淮麥18>弱筋小麥寧麥9號(hào)>糯小麥Wx11，籽?？扇苄钥偺呛驼崽呛勘憩F(xiàn)為糯小麥Wx11>弱筋小麥寧麥9號(hào)>中筋小麥淮麥18>強(qiáng)筋小麥

6、中優(yōu)9507。此結(jié)果表明，強(qiáng)筋小麥籽粒利用同化物的能力最高，使得淀粉合成的底物最多，籽粒中淀粉積累量最高，蔗糖含量最低；糯小麥籽粒中蔗糖降解代謝能力最低，供給淀粉合成的底物最少，導(dǎo)致籽粒中淀粉積累量最低，蔗糖含量最高。同一專用類型不同小麥品種之間籽粒蔗糖合成酶(SS)、可溶性總糖和蔗糖含量均表現(xiàn)為：強(qiáng)筋小麥中優(yōu)9507>秦麥11；中筋小麥揚(yáng)麥16>淮麥18；弱筋小麥揚(yáng)麥15>寧麥9號(hào)。 3.小麥籽粒淀粉合成酶基因表達(dá)和淀粉合成酶

7、活性與淀粉積累的關(guān)系 AGPasel和SSSIII基因相對(duì)表達(dá)量最大值與AGPase、GBSS、SSS、SBE、SS酶活性峰值的相關(guān)性均達(dá)顯著或極顯著水平；GBSSI基因相對(duì)表達(dá)量最大值與AGPase和SS酶活性峰值的相關(guān)性達(dá)顯著水平，與GBSS、SSS、SBE酶活性峰值的相關(guān)性未達(dá)顯著水平；SBEI基因相對(duì)表達(dá)量最大值與SSS和SBE酶活性峰值相關(guān)性達(dá)極顯著水平，與AGPase、GBSS、SS酶活性峰值的相關(guān)性未達(dá)顯著水平；

8、另外AGPasel、GBSSI、SSSIII，SBEI基因相對(duì)表達(dá)量和AGPase、GBSS、SSS、SBE酶活性與籽粒直、支鏈淀粉及總淀粉積累速率均呈極顯著正相關(guān)。說(shuō)明這四種淀粉合成酶基因和淀粉合成酶共同對(duì)籽粒淀粉的合成起作用；AGPasel、SSSIII、SBEI基因可能主要通過(guò)轉(zhuǎn)錄水平控制籽粒淀粉的合成，而GBSSI基因可能主要通過(guò)轉(zhuǎn)錄后水平控制籽粒直鏈淀粉的合成。 4.缺失不同Wx蛋白小麥籽粒中GBSSI基因表達(dá)與直鏈淀

9、粉合成的關(guān)系 缺失不同Wx蛋白小麥籽粒中GBSSI基因相對(duì)表達(dá)量、GBSS活性、直鏈淀粉積累量均表現(xiàn)為：正常型>缺A型>缺D型>缺B型>缺AB型>缺ABD型；籽粒淀粉最終粘度、反彈值、糊化溫度在缺失不同Wx蛋白小麥品種之間表現(xiàn)順序與其一致；淀粉峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、沉降值表現(xiàn)順序與其相反。相關(guān)分析表明，淀粉膨脹勢(shì)與直鏈淀粉含量、反彈值和糊化溫度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與淀粉峰值粘度、低谷粘度呈顯著或極顯著正相關(guān)。 5

10、.弱筋小麥籽粒淀粉合成酶基因表達(dá)對(duì)氮素的響應(yīng) 弱筋小麥15籽粒中淀粉合成酶基因(AGPasel、GBSSI、SSSIII、SBEI)相對(duì)表達(dá)量、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性、淀粉積累量以及部分淀粉粘度參數(shù)值在相同的氮肥運(yùn)籌比例時(shí)，施氮量為150kg hm-2～210kg hm-2范圍時(shí)，隨著施氮量的增加，均呈上升趨勢(shì)；當(dāng)施氮量超過(guò)210kg hm-2時(shí)，隨著施氮量的增加，上述指標(biāo)值降低；相同的施氮量水

11、平下，當(dāng)追施氮肥適當(dāng)前移時(shí)，弱筋小麥揚(yáng)麥15籽粒中上述指標(biāo)值增加。 6.弱筋小麥籽粒淀粉合成酶基因表達(dá)對(duì)花后溫度的響應(yīng) 花后不同時(shí)期經(jīng)25℃和35℃處理后，弱筋小麥揚(yáng)麥15籽粒中淀粉合成酶基因相對(duì)表達(dá)量(AGPasel、GBSSI、SSSIII、SBEI)、淀粉合成酶活性(AGPase、GBSS、SSS、SBE)、淀粉積累量以及部分淀粉粘度參數(shù)值均下降，其下降幅度在各處理間的順序表現(xiàn)為：花后5-7d>花后10-12d>花

12、后15-17d>花后20-22d>花后25-27d>花后30-32d>花后35-37d，花后5-7d高溫處理下降幅度最大。同一時(shí)期經(jīng)不同溫度處理后，籽粒中上述指標(biāo)值下降幅度均表現(xiàn)為：35℃>25℃，35℃處理下降幅度最大，25℃處理與CK差異不顯著?；ê?-7d經(jīng)35℃處理后，籽粒中除GBSSI和GBSS外，其它3種淀粉合成酶基因相對(duì)表達(dá)量和相應(yīng)酶活性到達(dá)峰值的時(shí)間均前移。GBSS1和GBSS對(duì)溫度最為鈍感，SSSIII因和SSS對(duì)溫度

13、最為敏感。 7.熒光定量PCR技術(shù)方法的改進(jìn) 熒光定量PCR是一種在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基團(tuán)，利用熒光信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)PCR進(jìn)程，最后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)未知模板進(jìn)行定量分析的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于它能監(jiān)測(cè)任何dsDNA序列的擴(kuò)增，不需要探針的設(shè)計(jì)，使檢測(cè)方法變得簡(jiǎn)便，同時(shí)也降低了檢測(cè)的成本。本試驗(yàn)利用DNA消化酶去除mRNA中的DNA，以防止DNA污染：根據(jù)熒光定量PCR的要求嚴(yán)格設(shè)計(jì)引物，避免產(chǎn)生引物二聚體；把不同模板