【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）中國和CIMMYT普通小麥puroindoline基因分子基礎(chǔ)研究及其對加工品質(zhì)的影響-作物遺傳育種博士論文

密級： 論文編號： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 博士學(xué)位論文 題目：中國和 通小麥 因分子基礎(chǔ)研究及其對加工品質(zhì)的影響 I 摘要 籽粒硬度是最重要的小麥品質(zhì)性狀之一，對磨粉和食品加工品質(zhì)有重要影響，研究籽粒硬度基因的分子基礎(chǔ)對小麥品質(zhì)改良具有重要意義。本試驗(yàn)選用 805 份中國當(dāng)前主栽冬、春麥品種（系）、地方品種和歷史品種（共計(jì) 3 個(gè)試驗(yàn)）以及 596 份來自 小麥品種（系）（共計(jì) 3 個(gè)試驗(yàn)） 材料，采用單籽 粒谷物特性測試儀、 增、酶切、改進(jìn)的 測序技術(shù)對其籽粒硬度及其基因型進(jìn)行了鑒定，并對 286 份品種（共計(jì) 2 個(gè)試驗(yàn)）的磨粉和食品加工品質(zhì)進(jìn)行了測試。主要結(jié)果如下： 小麥主栽品種均以硬質(zhì)類型為主 ，由北向南，硬質(zhì)麥比例逐漸減少。硬質(zhì)冬麥中共有 種已知基因型，所占比例分別為 而硬質(zhì)春麥中則發(fā)現(xiàn)有 種已知基因型，所占比例分別為 發(fā)現(xiàn)了兩種 變新類型：農(nóng)大 3213 等 13 份冬麥和 6 份春麥品種（系）的 因的第 42 氨基酸中有一堿基 A 缺失，引起了移碼突變，導(dǎo)致該基因第 60位氨基酸變成了終止密碼子，從而致使該類型 白缺失，將其 命名為 冬 11和滄核 030 的 因第 218 位點(diǎn)堿基 G 突變成了 T，導(dǎo)致該基因第 44 位點(diǎn)色氨酸變成了亮氨酸，將其命名為 地方品種、歷史品種到當(dāng)前主栽品種，軟麥（分別為 和混合麥（ 的比例逐漸減少，而硬麥（ 的比例顯著增加。硬質(zhì)麥中共發(fā)現(xiàn) 基因型的變化來看， 和 分布頻率逐漸減少，而 的頻率顯著增加。在地方品種中發(fā)現(xiàn)了三種新突變類型：來自貴州的光頭線麥和紅麥 因中第226 位點(diǎn)堿基由 G 變成了 C，導(dǎo)致其推斷的第 47 位氨基酸由甘氨酸變成了精氨酸，命名為自江蘇的紅和尚 因的第 187 位點(diǎn)堿基由 C 變成了 T，導(dǎo)致該基因第 35 位點(diǎn)脯氨酸變成了絲氨酸，命名為 型；有 6 個(gè)地方品種的 因第 212 位點(diǎn)堿基由 G 變成了 A，導(dǎo)致其第 43 位點(diǎn)色氨酸變成了終止密碼子，被命名為 型。另外，有 5 份地方品種 因第 265 位點(diǎn)有一堿基 C 缺失，產(chǎn)生了移碼突變，從而導(dǎo)致該基因推斷的第 93 位點(diǎn)氨基酸變成了終止密碼子，致使 白不能表達(dá) ，盡管該類型先前已經(jīng)報(bào)道，但命名有誤，本文重新命名為 型。其中， 目前發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)含有 訂了先前的籽粒硬度分子理論模型。 3. 通小麥以硬質(zhì)類型為主， 硬質(zhì)麥中只有 種基因型，最常見的基因型，占硬麥總數(shù)的 建議 引進(jìn)一些其它硬度變異類型的小麥種質(zhì)，如 型等，以減少 品質(zhì)改良的負(fù)面影響。在人工合成小麥與普通小麥雜交的高世代材料中共鑒定出 種基因型，均 表現(xiàn)為軟質(zhì)，其中 最為常見的突變類型。 型籽粒硬度顯著高于 型。這些基因型均來自人工合成小麥，將其導(dǎo)入普通小麥后，為品質(zhì)改良提供了新的基因資源。 因除了控制籽粒硬度外，還對其它品質(zhì)性狀具有重要影響。籽粒硬度與面粉顆粒大?。?r=水溶劑保持力（ r=碳酸鈉溶劑保持力（ r=粉 質(zhì)儀吸水率（ r=極顯著正相關(guān)；而與面粉色澤 L*之間呈極顯著負(fù)相關(guān)（ r= 粉灰分和吸水率顯著低于 型，而出粉率、饅頭體積和總分、面條軟硬度和總分等均顯著高于 型，表明 型的磨粉品質(zhì)和饅頭、面條加工品質(zhì)均略優(yōu)于型。另外， 型饅頭和面條加工品質(zhì)也略優(yōu)于野生型。 本試驗(yàn)首次對我國和 麥籽粒硬度基因型進(jìn)行大規(guī)模深入系統(tǒng)的研究，明確了二者籽粒硬度基因型的分布規(guī)律，并表明 磨粉和食品加工品質(zhì)方面略為優(yōu)于此建議在我國尤其是春麥區(qū)和 為我國和 麥品質(zhì)改良提供了重要理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：普通小麥，人工合成小麥，籽粒硬度， 因，等位變異，磨粉品質(zhì)，加工品質(zhì) is of a on of .). of be in 05 96 of to of 10% of , NIn 286 to in 1. to of in of in in in i) of a A) to 2 in of b, in a K) N) to a in of a at 18th in of in a to at 4 in of b. 2. of in to of of i) of a at 26IV in of in a to at 7 in of b, of a at 12, in to a of a at 87th in of in a to at 5 in of a. In as a at 65, to a in is of is to in of 3. in a it of be to of on In in It is to of of 4. r= r= r=r= * (r= of of of of of of is of It of on in be of of V 目錄 第一章 文獻(xiàn)綜述 . 1 1 小麥籽粒硬度及其測定 . 1 度及其形成 . 1 定方法 . 2 度與角質(zhì)率 . 4 2 硬度的生化及遺傳基礎(chǔ) . 5 白的發(fā)現(xiàn) . 5 白的發(fā)現(xiàn) . 6 變類型及其分布 . 7 因的發(fā)現(xiàn) . 11 2. 5 品質(zhì)性狀的關(guān)系 . 11 在的廣泛性 . 14 3 籽粒硬度的基因工程改良 . 15 4 本研究目的和意義 . 15 第二章 中國冬小麥主栽品種 因型鑒定 . 17 1 供試材料 . 18 2 試驗(yàn)方法 . 18 粒硬度測定 . 18 異類型檢測 . 18 計(jì)分析 . 20 3 結(jié)果與分析 . 20 國冬小麥籽粒硬度及其變異類型分布 . 20 及單核苷酸變化 因新突變的發(fā)現(xiàn) . 25 因?qū)Χ←溩蚜Ｓ捕鹊挠绊?. 26 4 討論 . 26 5 結(jié)論 . 27 第三章 中國春小麥 因型鑒定 . 28 材料與方法 . 28 驗(yàn)材料 . 28 驗(yàn)方法 . 28 序鑒定 . 29 2 結(jié)果與分析 . 29 國春小麥籽粒硬度及其變異類型分布 . 29 春小麥籽粒硬度的影響 . 34 3 討論 . 34 4 結(jié)論 . 35 第四章 中國地方品種和歷史品種 因型鑒定 . 36 1 材料與方法 . 37 驗(yàn)材料 . 37 驗(yàn)方法 . 37 計(jì)分析 . 38 2 結(jié)果與分析 . 38 國地方品種和歷史品種籽粒硬度及其變異類型分布 . 38 因?qū)χ袊胤狡贩N和歷史品種籽粒硬度的影響 . 41 及單核苷酸變化的 因新突變的發(fā)現(xiàn) . 42 3 討論 . 45 因在中國地方品種、歷史品種和主栽品種中的演變 . 45 變類型的分子遺傳基礎(chǔ) . 46 變類型的分子遺傳基礎(chǔ) . 46 4 結(jié)論 . 47 第五章 麥 因型鑒定 . 48 1 材料 與方法 . 49 驗(yàn)材料 . 49 驗(yàn)方法 . 53 2 結(jié)果與分析 . 54 麥籽粒硬度及其變異類型分布 . 54 型對籽粒硬度的影響 . 58 討論 . 59 型在 質(zhì)麥廣泛分布 . 59 型對小麥品質(zhì)的負(fù)面影響 . 60 工合成小麥在普通小麥品質(zhì)改良中的作用 . 61 工合成小麥后代品系的母本效應(yīng) . 62 4 結(jié)論 . 62 第六章 因?qū)π←溒焚|(zhì)的影響 . 64 1 試驗(yàn)材料 . 65 2 試驗(yàn)方法 . 66 因型鑒定 . 66 粒硬度及面粉顆粒度大小測試 . 66 粉率、灰分、吸水率及色度儀參數(shù)測試 . 67 聚糖含量和溶劑保持力測定 . 67 頭和面條參數(shù)測試 . 67 3 統(tǒng)計(jì)分析 . 68 4 結(jié)果與分析 . 68 因?qū)θ軇┍３至Φ挠绊?. 68 4. 2 因?qū)δシ燮焚|(zhì)及其戊聚糖含量的影響 . 71 5 討論 . 75 6 結(jié)論 . 77 第七章 結(jié)論 . 78 參考文獻(xiàn) . 80 致謝 . 92 作者簡介 . 93 文縮略表 英文縮寫 英文全稱 中文名稱 籽粒谷物特性測試儀 紅外光譜測試儀 粒 指數(shù)法 聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 二烷基硫酸鈉 丙烯酰胺哌嗪 氯乙酸 丙烯酰氨凝膠電泳 a 因 b 因 1 因 a 白 b 白 1 白 列標(biāo)簽位點(diǎn) 劑保持力 量性狀位點(diǎn) 轉(zhuǎn)移蛋白 化乙錠 烯二胺四乙酸 硫酸氨 氧核糖核酸 溉地區(qū)春 麥產(chǎn)量試驗(yàn)圃 干旱小麥產(chǎn)量試驗(yàn)圃 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一， 中國是世界上小麥面積最大、總產(chǎn)量最高的國家，常年種植面積在 2500 萬 右，約占糧食作物面積的 27；總產(chǎn)量約 1 億噸，占糧食作物產(chǎn)量的 22（莊巧生， 2003）。 20 世紀(jì) 90 年代初期，我國提出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展要以“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效”為目標(biāo)，改良小麥品質(zhì)已日益成為我國育種部門和相關(guān)單位重要目標(biāo)。籽粒硬度是國內(nèi)外小麥?zhǔn)袌龇旨壓投▋r(jià)的重要依據(jù)之一， 它嚴(yán)重影響潤麥加水量、出粉率、破損淀粉粒數(shù)量和面粉顆粒度大小，并最終決定磨粉品質(zhì)和食品加工品質(zhì)，是小麥品質(zhì)性狀中最為重要的指標(biāo)之一。由于國內(nèi)對小麥籽粒硬度缺乏深入系統(tǒng)的研究，我國許多單位常常用角質(zhì)率代替硬度進(jìn)行品質(zhì)改良，而二者是兩個(gè)截然不同的概念，這在一定程度上影響了我國小麥品質(zhì)研究。同時(shí)，籽粒硬度與蛋白質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量并不匹配，也是制約我國小麥品質(zhì)改良的重要