小麥籽粒淀粉合成酶基因表達與淀粉合成的關(guān)系.pdf

1、本試驗以生產(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對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對淀粉合成與品質(zhì)調(diào)控的生理機制；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、淀粉合成酶活性以及淀粉積累特點 不同專用類型小麥籽粒中淀粉合成酶基因(AGPasel、GBSSI、SSSIII、SBEI)表達變化動態(tài)一致，均呈單峰曲線。于花后5天左右開始表達，15天達最大值，之后急劇下降，25天相對表達量下降至1.0左右，并相對穩(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活性峰值時間出現(xiàn)在花后25天，GBSS活性峰值時間出現(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，隨著灌漿進程的推進，呈上升趨勢。 不同專用類型小麥間，淀粉合成酶基因(AGPasel、GBSSI、SSSIII、SBE

4、I)相對表達量、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)為強筋小麥中優(yōu)9507>中筋小麥淮麥18>弱筋小麥寧麥9號>糯小麥Wx11，其中糯小麥Wx11籽粒中GBSSI相對表達量和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，上述測定值均表現(xiàn)為：強筋小麥中優(yōu)9507>秦麥11；中筋小麥揚麥16>淮麥18；弱筋小麥揚麥15>寧麥9號。 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程的推進呈下降趨勢。 不同專用類型小麥之間籽粒蔗糖合成酶(SS)活性表現(xiàn)為強筋小麥中優(yōu)9507>中筋小麥淮麥18>弱筋小麥寧麥9號>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>中筋小麥淮麥18>強筋小麥

6、中優(yōu)9507。此結(jié)果表明，強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：強筋小麥中優(yōu)9507>秦麥11；中筋小麥揚麥16>淮麥18；弱筋小麥揚麥15>寧麥9號。 3.小麥籽粒淀粉合成酶基因表達和淀粉合成酶

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

8、另外AGPasel、GBSSI、SSSIII，SBEI基因相對表達量和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)。說明這四種淀粉合成酶基因和淀粉合成酶共同對籽粒淀粉的合成起作用；AGPasel、SSSIII、SBEI基因可能主要通過轉(zhuǎn)錄水平控制籽粒淀粉的合成，而GBSSI基因可能主要通過轉(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基因相對表達量、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，淀粉膨脹勢與直鏈淀粉含量、反彈值和糊化溫度呈顯著或極顯著負相關(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對氮素的響應(yīng) 弱筋小麥15籽粒中淀粉合成酶基因(AGPasel、GBSSI、SSSIII、SBEI)相對表達量、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)值在相同的氮肥運籌比例時，施氮量為150kg hm-2～210kg hm-2范圍時，隨著施氮量的增加，均呈上升趨勢；當施氮量超過210kg hm-2時，隨著施氮量的增加，上述指標值降低；相同的施氮量水

11、平下，當追施氮肥適當前移時，弱筋小麥揚麥15籽粒中上述指標值增加。 6.弱筋小麥籽粒淀粉合成酶基因表達對花后溫度的響應(yīng) 花后不同時期經(jīng)25℃和35℃處理后，弱筋小麥揚麥15籽粒中淀粉合成酶基因相對表達量(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。同一時期經(jīng)不同溫度處理后，籽粒中上述指標值下降幅度均表現(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表達量和相應(yīng)酶活性到達峰值的時間均前移。GBSS1和GBSS對溫度最為鈍感，SSSIII因和SSS對溫度

13、最為敏感。 7.熒光定量PCR技術(shù)方法的改進 熒光定量PCR是一種在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基團，利用熒光信號實時監(jiān)測整個PCR進程，最后通過標準曲線對未知模板進行定量分析的方法。該方法的優(yōu)點在于它能監(jiān)測任何dsDNA序列的擴增，不需要探針的設(shè)計，使檢測方法變得簡便，同時也降低了檢測的成本。本試驗利用DNA消化酶去除mRNA中的DNA，以防止DNA污染：根據(jù)熒光定量PCR的要求嚴格設(shè)計引物，避免產(chǎn)生引物二聚體；把不同模板