不同Wx基因变异对小麦产量性状和淀粉品质的影响

论文摘要

为研究Wx基因变异对小麦产量性状和淀粉品质的影响，采用玉米花粉诱导扬麦10号／Waxy C（Waxy C为糯小麦）的F1产生双单倍体技术培育不同Wx基因变异类型，并以之为材料结合以扬麦9号为非糯质供体培育的糯小麦（Wx基因组成为Wx-A1b、Wx-B1b和Wx-D1b，Wx-A1b、Wx-B1b和Wx-D1b分别Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1的变异类型）研究Wx基因变异对株高、单株穗数、每穗粒数、千粒重、容重和胚乳质地等的影响；结合不同来源的糯小麦品系研究Wx基因变异对小麦籽粒可溶性糖含量和淀粉含量及组分的影响，探讨糯小麦花后籽粒中糖降解和淀粉积累特点；结合其它不同Wx蛋白缺失材料研究Wx基因变异对穗发芽特性的影响并分析了糯小麦穗发芽严重的原因；结合不同来源的小麦品种（系）研究Wx基因变异、籽粒容重和剑叶面积与倒2叶面积比值对淀粉品质的影响，探讨小麦淀粉品质的选择指标。主要试验结果如下：1、Wx基因变异对株高、单株穗数和每穗粒数未产生显著影响，糯小麦植株偏高，抗倒性差，并非Wx基因变异所致；Wx基因变异导致千粒重不同程度的降低，正常类型（Wx基因组成为Wx-A1a、Wx-B1a和Wx-D1a）小麦的粒重最高，糯小麦的粒重最低；虽然所有Wx基因变异类型的容重都低于正常类型，但仅糯小麦的容重与正常类型差异显著；胚乳质地主要受亲本基因型控制，部分Wx基因变异不会对胚乳质地产生显著影响，糯小麦胚乳一般表现为粉质或偏粉质，并不是由于Wx基因与粉质基因连琐，也不是因为其蛋白质含量低，而可能主要是由于其胚乳中小淀粉粒的数量较多。2、Wx基因变异类型的直链淀粉含量都低于正常类型，各种Wx基因变异对直链淀粉含量的降低效应表现出3个基因变异＞2个基因变异＞1个基因变异的趋势。糯小麦的支链淀粉积累量高于其它7种类型，其它Wx基因变异类型的支链淀粉积累量都低于正常类型。所有Wx基因变异类型的籽粒总淀粉含量都低于Wx基因正常类型，降低幅度为5.57-9.80个百分点，降低效应亦表现出3个基因变异＞2个基因变异＞1个基因变异的趋势。除糯小麦外，其它所有类型间的直支比差异都不显著。对不同来源的Wx-B1蛋白缺失类型品种和不缺失类型品种淀粉组分研究表明，Wx-B1蛋白缺失品种的直链淀粉含量、支链淀粉含量和总淀粉含量都极显著低于Wx-B1蛋白正常类型的品种。表明Wx基因变异不仅降低直链淀粉合成效率，而且还可能影响支链淀粉的合成，从而导致籽粒中的淀粉含量较大幅度的降低。3、部分Wx基因变异不会导致籽粒可溶性糖含量显著增加，但糯小麦的籽粒可溶性糖含量高于Wx基因正常类型，而淀粉含量显著低于Wx基因正常类型。糯小麦花后17d前籽粒可溶性糖含量下降速率小，而此后降解速率与正常小麦无明显差异，造成糯小麦籽粒可溶性糖含量高；花后17d前糯小麦的淀粉积累特点与正常小麦的差异不大，开花17d后糯小麦都先后经历一个淀粉含量增长的“停滞”阶段，此时淀粉含量增加缓慢，且这一阶段越早出现对淀粉的积累越不利。这可能是由于糯小麦缺少由糖向直链淀粉转化的途径，致使糯小麦灌浆籽粒中可溶性糖转化效率低，而后期由于参与淀粉合成的各种酶活性均降低，GBSS的缺失不至于造成糯小麦与非糯小麦糖转化的明显差异。至于灌浆前期糯小麦的淀粉积累特点与正常小麦差异不大，与这一时期籽粒以支链淀粉积累为主有关，GBSS缺失对淀粉积累影响不大；而后期出现淀粉含量增长的“停滞”现象，可能与这一时期小麦籽粒本应处于直链淀粉快速合成阶段，此时与支链淀粉合成有关的酶活性已降低，支链淀粉合成减少，但由于糯小麦不能合成直链淀粉，造成该阶段淀粉合成速度与籽粒发育进度同步。4、糯小麦的淀粉品质与其它类型完全不同。本研究中的糯小麦都没有直链淀粉被测出，其支链淀粉含量最高，但总淀粉含量较低、总淀粉积累量最小，表明其支链淀粉合成量的增加只能部分补偿直链淀粉的不足；糯小麦的峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度和反弹值分别为1055.5cP、641.5cP、414cP、1059cP和417.5cP，而正常小麦的相应值分别为2373.5cP、1384.2cP、989.3cP、2977.2cP和1593cP。糯小麦的千粒重和容重都低于正常小麦主要可能是由于其籽粒中没有直链淀粉，而支链淀粉合成量又不能完全补偿直链淀粉的不足，导致糯小麦的籽粒饱满度不良。5、除糯小麦外，DH群体中其它6种Wx基因变异类型的峰值粘度都高于正常类型，但差异未达显著；稀懈值都显著高于正常类型；反弹值都低于正常类型；其它淀粉糊化特性参数值与正常类型间差异都不显著。而不同遗传背景的Wx-B1蛋白缺失类型的峰值粘度却显著高于Wx-B1不缺失类型，稀懈值极显著高于Wx-B1蛋白正常类型，两者之间的低谷粘度、最终粘度和反弹值差异都不显著。造成这一差异的主要原因可能是由于Wx-B1蛋白缺失品种（系）都是经选择过的优良品种（系），在选择过程中籽粒饱满度不良的材料一般被淘汰，而对饱满度的选择实际上强化了对Wx-B1蛋白缺失类型品种支链淀粉含量的选择，使得直支比显著降低，淀粉糊化品质得到改善；而DH群体中的不同Wx基因变异类型都未经过籽粒性状的人为选择，在直链淀粉含量降低的同时，其支链淀粉含量降低幅度较大，造成直支比降低不显著，峰值粘度虽都高于正常类型，但差异未达显著水平。6、糯小麦的穗发芽率较高，而部分Wx基因变异不会造成穗发芽率显著增加。糯小麦的α-淀粉酶活性与正常小麦无显著差异，籽粒可溶性糖含量显著高于正常小麦，同时部分糯小麦籽粒还存在中空和种皮裂纹现象。糯小麦穗发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种皮的吸水性、透气性等的改变所致。研究还发现糯质供体Waxy C及其亲本EH中可能存在穗发芽敏感基因，致使不同Wx基因变异类型中都分离出穗发芽严重的品系，这在一定程度上对进一步研究Wx基因变异与穗发芽的关系形成了干扰。7、研究表明，峰值粘度与容重极显著正相关，容重过低的品种难以有高的峰值粘度。除糯小麦外，DH群体中其它7种类型的容重无显著差异，它们的峰值粘度亦无显著差异；同时部分Wx-B1蛋白缺失的品种峰值粘度并不高，它们的容重也较低。表明如果容重较低即使是Wx基因变异类型也难以有好的淀粉糊化品质。研究还表明，峰值粘度与剑叶面积与倒2叶面积比值极显著负相关，剑叶面积与倒2叶面积比值过大的品种也难以有较高的峰值粘度。由于Wx-B1基因变异在我国的分布频率较高，因此在小麦淀粉品质改良中可将容重、剑叶面积与倒2叶面积比值和Wx-B1基因变异作为淀粉品质的初步选择指标。

论文目录

中文摘要

英文摘要

第一章文献综述

1 Wx基因变异对农艺性状的影响

2 Wx基因变异与籽粒胚乳质地

3 Wx基因变异与淀粉品质

3.1 Wx基因变异与淀粉组分

3.2 Wx基因变异与淀粉糊化特性

4 Wx基因变异对籽粒糖降解和淀粉积累的影响

4.1 淀粉合成相关酶

4.2 糖降解和淀粉积累的关系

4.3 糖降解和淀粉积累特点

5 Wx基因变异与穗发芽特性

6 淀粉品质的选择指标

7 DH群体在遗传研究中的应用

8 本研究的目的意义

9 本研究的研究内容

10 本研究的技术路线

参考文献

附图

第二章不同Wx基因变异类型品系的培育与分子标记鉴定

摘要

前言

1 材料与方法

1.1 双单倍体的培育

1.1.1 试验材料

1.1.2 试验方法

1.1.2.1 杂交

1.1.2.2 幼胚离体培养

1.1.2.3 单倍体植株的染色体加倍

1.2 双单倍体Wx基因的鉴定

1.2.1 试验材料

1.2.2 DNA提取

1.2.3 引物设计

1.2.4 引物的PCR扩增

1.2.4.1 Wx-A1引物的扩增

1.2.4.2 Wx-B1引物的扩增

1.2.4.3 Wx-D1引物的扩增

2 结果分析

2.1 双单倍体植株的获得

2.2 Wx基因位点的分子标记检测

2.2.1 Wx-A1位点扩增结果

2.2.2 Wx-B1位点扩增结果

2.2.3 Wx-D1位点扩增结果

2.2.4 双单倍体Wx基因型的确定

3 小结与讨论

参考文献

第三章 Wx基因变异对小麦产量性状和籽粒性状的影响

摘要

前言

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.2 试验设计

1.3 测定项目与方法

2 结果与分析

2.1 Wx基因变异与株高

2.2 Wx基因变异与每株穗数

2.3 Wx基因变异与每穗粒数

2.4 Wx基因变异与粒重

2.5 Wx基因变异与容重

2.6 Wx基因变异与胚乳质地

2.7 Wx基因变异与淀粉粒粒形

3 小结与讨论

3.1 Wx基因变异与农艺性状

3.2 Wx基因变异与粒重和容重的降低

3.3 影响糯小麦胚乳质的因素

3.4 Wx基因变异类型的农艺性状改良

参考文献

第四章 Wx基因变异对小麦籽粒糖降解和淀粉积累的效应

摘要

前言

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 测定项目与方法

1.2.1 籽粒可溶性糖含量

1.2.2 籽粒淀粉含量

2 结果与分析

2.1 籽粒可溶性糖含量

2.1.1 不同Wx基因变异类型籽粒可溶性糖含量

2.1.2 不同来源糯小麦籽粒可溶性糖含量

2.2 籽粒淀粉含量

2.2.1 不同Wx基因变异类型籽粒淀粉含量

2.2.2 不同来源糯小麦籽粒淀粉含量

2.3 糯小麦籽粒充实过程中可溶性糖含量变化动态

2.4 糯小麦籽粒充实过程中淀粉积累动态

3 小结与讨论

3.1 糯小麦淀粉积累特点

3.2 糯小麦糖降解特点

3.3 糯小麦籽粒糖含量高的不利效应

3.4 糯直链淀粉和支链淀粉的初始合成

参考文献

附表

第五章不同Wx基因变异类型小麦穗发芽特性的研究

摘要

前言

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.2 测定项目与方法

1.2.1 穗发芽

1.2.2 籽粒萌发时α-淀粉酶活性及籽粒可溶性糖含量测定

2 结果与分析

2.1 穗发芽率

2.1.1 不同Wx蛋白缺失类型的穗发芽率

2.1.2 不同Wx基因变异类型的穗发芽率

2.2 籽粒萌发时α-淀粉酶活性

2.2.1 不同Wx蛋白缺失类型籽粒萌发时α-淀粉酶活性

2.2.2 不同Wx基因变异类型籽粒萌发时α-淀粉酶活性

2.3 籽粒可溶性糖含量与穗发芽

2.3.1 不同Wx蛋白缺失类型籽粒可溶性糖含量与穗发芽

2.3.2 不同Wx基因变异类型籽粒可溶性糖含量与穗发芽

2.4 籽粒外部形态与穗发芽

3 小结与讨论

3.1 糯质供体Waxy C中可能存在穗发芽敏感基因

3.2 糯小麦的穗发芽率

3.3 糯小麦穗发芽率高的原因分析

3.4 穗发芽率高对糯小麦生存的可能影响

参考文献

第六章小麦淀粉品质的选择指标研究

摘要

前言

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 测定项目与方法

2 结果与分析

2.1 峰值粘度与其它RVA参数的相关性分析

2.2 峰值粘度的相关指标

2.2.1 峰值粘度与剑叶面积/倒2叶面积

2.2.2 峰值粘度与容重

2.2.2.1 不同来源品种（系）的峰值粘度与容重

2.2.2.2 不同Wx基因变异类型的峰值粘度与容重

2.2.3 Wx基因变异与RVA参数

2.2.3.1 不同来源品种的Wx-B1蛋白缺失与RVA参数

2.2.3.2 不同Wx基因变异与峰值粘度

2.3 Wx基因变异对淀粉组分的影响

2.3.1 不同来源Wx-B1蛋白缺失品种的淀粉组分

2.3.2 DH群体中不同Wx基因变异对淀粉合成的影响

2.3.2.1 不同Wx基因变异类型直链淀粉含量和积累量

2.3.2.2 不同Wx基因变异类型支链淀粉含量积累量

2.3.2.3 不同Wx基因变异类型淀粉的直支比

2.3.2.4 不同Wx基因变异类型总淀粉含量积累量

3 小结与讨论

3.1 Wx基因变异与支链淀粉

3.2 容重与峰值粘度

3.3 淀粉品质的选择指标

参考文献

附表

第七章结论与讨论

1 讨论

1.1 Wx基因变异对产量性状的影响

1.2 Wx基因变异对胚乳质地的影响

1.3 Wx基因变异对淀粉组分的影响

1.4 糯小麦糖降解和淀粉积累特点

1.5 Wx基因变异在改善淀粉糊化特性中的作用

1.6 Wx基因变异对穗发芽的影响

1.7 淀粉品质的选择指标

2 结论

3 今后进一步研究的设想

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

不同Wx基因变异对小麦产量性状和淀粉品质的影响

论文摘要

论文目录

相关论文文献

猜你喜欢