不同Wx基因變異對小麥產量性狀和淀粉品質的影響.pdf

1、為研究Wx基因變異對小麥產量性狀和淀粉品質的影響，采用玉米花粉誘導揚麥10號/WaxyC(WaxyC為糯小麥)的F1產生雙單倍體技術培育不同Wx基因變異類型，并以之為材料結合以揚麥9號為非糯質供體培育的糯小麥(Wx基因組成為Wx-Alb、Wx-Blb和Wx-Dlb，Wx-Alb、Wx-Blb和Wx-Dlb分別Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1的變異類型)研究Wx基因變異對株高、單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重、容重和胚乳質地等的影響；結合不同

2、來源的糯小麥品系研究Wx基因變異對小麥籽?？扇苄蕴呛亢偷矸酆考敖M分的影響，探討糯小麥花后籽粒中糖降解和淀粉積累特點；結合其它不同Wx蛋白缺失材料研究Wx基因變異對穗發(fā)芽特性的影響并分析了糯小麥穗發(fā)芽嚴重的原因；結合不同來源的小麥品種(系)研究Wx基因變異、籽粒容重和劍葉面積與倒2葉面積比值對淀粉品質的影響，探討小麥淀粉品質的選擇指標。主要試驗結果如下： 1、Wx基因變異對株高、單株穗數(shù)和每穗粒數(shù)未產生顯著影響，糯小麥植株偏高

3、，抗倒性差，并非Wx基因變異所致；Wx基因變異導致千粒重不同程度的降低，正常類型(Wx基因組成為Wx-Ala、Wx-Bla和Wx-Dla)小麥的粒重最高，糯小麥的粒重最低；雖然所有Wx基因變異類型的容重都低于正常類型，但僅糯小麥的容重與正常類型差異顯著；胚乳質地主要受親本基因型控制，部分Wx基因變異不會對胚乳質地產生顯著影響，糯小麥胚乳一般表現(xiàn)為粉質或偏粉質，并不是由于Wx基因與粉質基因連瑣，也不是因為其蛋白質含量低，而可能主要是由于其

4、胚乳中小淀粉粒的數(shù)量較多。 2、Wx基因變異類型的直鏈淀粉含量都低于正常類型，各種Wx基因變異對直鏈淀粉含量的降低效應表現(xiàn)出3個基因變異＞2個基因變異＞1個基因變異的趨勢。糯小麥的支鏈淀粉積累量高于其它7種類型，其它Wx基因變異類型的支鏈淀粉積累量都低于正常類型。所有Wx基因變異類型的籽?？偟矸酆慷嫉陀赪x基因正常類型，降低幅度為5.57-9.80個百分點，降低效應亦表現(xiàn)出3個基因變異＞2個基因變異＞1個基因變異的趨勢。除糯小

5、麥外，其它所有類型間的直支比差異都不顯著。對不同來源的Wx-B1蛋白缺失類型品種和不缺失類型品種淀粉組分研究表明，Wx-B1蛋白缺失品種的直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量和總淀粉含量都極顯著低于Wx-B1蛋白正常類型的品種。表明Wx基因變異不僅降低直鏈淀粉合成效率，而且還可能影響支鏈淀粉的合成，從而導致籽粒中的淀粉含量較大幅度的降低。 3、部分Wx基因變異不會導致籽粒可溶性糖含量顯著增加，但糯小麥的籽?？扇苄蕴呛扛哂赪x基因正常類型

6、，而淀粉含量顯著低于Wx基因正常類型。糯小麥花后17d前籽?？扇苄蕴呛肯陆邓俾市。撕蠼到馑俾逝c正常小麥無明顯差異，造成糯小麥籽?？扇苄蕴呛扛撸换ê?7d前糯小麥的淀粉積累特點與正常小麥的差異不大，開花17d后糯小麥都先后經(jīng)歷一個淀粉含量增長的“停滯”階段，此時淀粉含量增加緩慢，且這一階段越早出現(xiàn)對淀粉的積累越不利。這可能是由于糯小麥缺少由糖向直鏈淀粉轉化的途徑，致使糯小麥灌漿籽粒中可溶性糖轉化效率低，而后期由于參與淀粉合成的各種

7、酶活性均降低，GBSS的缺失不至于造成糯小麥與非糯小麥糖轉化的明顯差異。至于灌漿前期糯小麥的淀粉積累特點與正常小麥差異不大，與這一時期籽粒以支鏈淀粉積累為主有關，GBSS缺失對淀粉積累影響不大；而后期出現(xiàn)淀粉含量增長的“停滯”現(xiàn)象，可能與這一時期小麥籽粒本應處于直鏈淀粉快速合成階段，此時與支鏈淀粉合成有關的酶活性已降低，支鏈淀粉合成減少，但由于糯小麥不能合成直鏈淀粉，造成該階段淀粉合成速度與籽粒發(fā)育進度同步。 4、糯小麥的淀粉品

8、質與其它類型完全不同。本研究中的糯小麥都沒有直鏈淀粉被測出，其支鏈淀粉含量最高，但總淀粉含量較低、總淀粉積累量最小，表明其支鏈淀粉合成量的增加只能部分補償直鏈淀粉的不足；糯小麥的峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最終粘度和反彈值分別為1055.5cP、641.5cP、414cP、1059cP和417.5cP，而正常小麥的相應值分別為2373.5cP、1384.2cP、989.3cP、2977.2cP和1593cP。糯小麥的千粒重和容重都低于正

9、常小麥主要可能是由于其籽粒中沒有直鏈淀粉，而支鏈淀粉合成量又不能完全補償直鏈淀粉的不足，導致糯小麥的籽粒飽滿度不良。 5、除糯小麥外，DH群體中其它6種Wx基因變異類型的峰值粘度都高于正常類型，但差異未達顯著；稀懈值都顯著高于正常類型；反彈值都低于正常類型；其它淀粉糊化特性參數(shù)值與正常類型間差異都不顯著。而不同遺傳背景的Wx-B1蛋白缺失類型的峰值粘度卻顯著高于Wx-B1不缺失類型，稀懈值極顯著高于Wx-B1蛋白正常類型，兩者之

10、間的低谷粘度、最終粘度和反彈值差異都不顯著。造成這一差異的主要原因可能是由于Wx-B1蛋白缺失品種(系)都是經(jīng)選擇過的優(yōu)良品種(系)，在選擇過程中籽粒飽滿度不良的材料一般被淘汰，而對飽滿度的選擇實際上強化了對Wx-B1蛋白缺失類型品種支鏈淀粉含量的選擇，使得直支比顯著降低，淀粉糊化品質得到改善；而DH群體中的不同Wx基因變異類型都未經(jīng)過籽粒性狀的人為選擇，在直鏈淀粉含量降低的同時，其支鏈淀粉含量降低幅度較大，造成直支比降低不顯著，峰值粘

11、度雖都高于正常類型，但差異未達顯著水平。 6、糯小麥的穗發(fā)芽率較高，而部分Wx基因變異不會造成穗發(fā)芽率顯著增加。糯小麥的α-淀粉酶活性與正常小麥無顯著差異，籽?？扇苄蕴呛匡@著高于正常小麥，同時部分糯小麥籽粒還存在中空和種皮裂紋現(xiàn)象。糯小麥穗發(fā)芽率高的主要原因不是α-淀粉酶活性高，而可能是由于其籽粒中可溶性糖含量高和種皮的吸水性、透氣性等的改變所致。研究還發(fā)現(xiàn)糯質供體WaxyC及其親本EH中可能存在穗發(fā)芽敏感基因，致使不同Wx基

12、因變異類型中都分離出穗發(fā)芽嚴重的品系，這在一定程度上對進一步研究Wx基因變異與穗發(fā)芽的關系形成了干擾。 7、研究表明，峰值粘度與容重極顯著正相關，容重過低的品種難以有高的峰值粘度。除糯小麥外，DH群體中其它7種類型的容重無顯著差異，它們的峰值粘度亦無顯著差異；同時部分Wx-B1蛋白缺失的品種峰值粘度并不高，它們的容重也較低。表明如果容重較低即使是Wx基因變異類型也難以有好的淀粉糊化品質。研究還表明，峰值粘度與劍葉面積與倒2葉面積