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相同HMW-GS组分小麦品质差异原因及提高品质方法的研究

张宏纪

  高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成与小麦品质密切相关,人们根据HMW-GS变异对小麦品质性状的影响提出了许多评分系统,在所有的评价系统中都一致给予Glu-D1 5+10亚基高度重视,将其作为小麦优质育种的重要选择标记,并培育了许多有代表性的品种。但有研究发现,有些品种虽然含有5+10亚基,评分较高,但品质水平并不理想。另外,即使同具有5+10亚基的小麦品种,其品质也有较大差异。黑龙江省主栽的两个都含5+10亚基的强筋麦就是很好的例证,其品质在品种间及年度间差异都极为明显。为此,本研究选用Glu-1位点组成相同而品质特性不同的材料,在相同优质亚基背景下探讨小麦品质差异原因,同时,在遗传操作和栽培措施上对提高小麦品质的方法也进行了研究,目的在于为品质育种和保优栽培的制定提供理论依据。主要研究内容及结果如下:1.相同HMW-GS组分强筋麦品质差异及分析4个强筋小麦有相同的HMW-GS组成,且都含有优质亚基Glu-D_1 5+10,就蛋白质和湿面筋含量(反映蛋白质数量)而言,其含量高低的顺序为龙辐970189>龙麦26>龙辐4081>龙辐98N2,而沉降值(反映蛋白质的数量与质量)的顺序为龙4081>龙麦26>龙辐970189>龙辐98N2。在对施肥敏感性上,各品种(系)蛋白质与湿面筋含量的变化幅度大小为龙麦26>龙4081>龙辐98N2>龙辐970189。由以上品质指标可得出,龙麦26、龙辐970189品质水平较高,而龙-4081和龙辐98N2次之。虽然龙麦26品质好,但其稳定性小于龙辐970189。品质优、且品质稳定是小麦生产所追求的目标,但相比较,龙辐970189因是早熟品种产量较低,在生产上要搭配使用。在籽粒灌浆过程中,HMW-GS的积累一般都以龙麦26、龙辐970189较高,而龙辐98N_2和龙4081较低而且前二者优质亚基Glu-D1 5+10的累积量高,所占比例也较高,而龙辐98N_2不但其积累水平低,其所占的比例也不高。虽然龙4081的Glu-D1 5+10在HMW-GS中所占比例最高,但其积累量却最低。这可能是其品质差异的原因之一。灌浆时品种(系)间LMW-GS的积累动态与HMW-GS的积累动态正相反,不论肥力高低,一般都是龙4081和龙辐98N2的积累较高,而龙辐970189和龙麦26较低。从HMW-GS平均含量与LMW-GS平均含量的比值看出,4个品种上的顺序为:龙辐970189(0.94)>龙麦26(0.85)>龙辐98N2(0.59)>龙-4081(0.51)。LMW-GS含量较高,HMW-GS/LMW-GS比值较低可能是龙4081虽具有较高沉降值,而实际品质不突出的原因之一。籽粒灌浆时,龙4081有最高含量的α、β醇溶蛋白组分,且所占比例也最大,而龙麦26和龙辐970189有最高含量的γ-醇溶蛋白及其所占比例。ω醇溶蛋白含量及其所占比例的大小顺序为龙辐98N2>龙辐970189>龙4081>龙麦26。本研究在相同HMW-GS背景下,发现虽然同为强筋麦,但其大麦谷蛋白聚合体(LMP)含量存在差异,龙辐970189和龙麦26的LMP含量明显高于龙4081和龙辐98N2,说明品质水平高的品种(系),LMP含量高;品质水平低的品种(系),其含量张宏纪杨 要2002年5月也低,而且与品种的HMW.GS含量变化基本一致。因此可以认为,大麦谷蛋白聚合体的形成与HMW-OS组成含量关系更为密切。小麦品质的变化较为复杂,即使HMW-GS组成相同且都含有优质亚基,不同品种间依然存在很大差异。形成这种差异的内在原因可通过籽粒灌浆过程中麦谷蛋白不同亚基、醇溶蛋白组分的积累及其组分比例的变化以及大麦谷蛋白聚合体的含量来解释,但是,其更精细的内部机理还需要深入研究。2.小麦高分子量麦谷蛋白优质亚基基因导人改普品质方法的研究本研究发现优质亚基在反交组合的FZ代有较高频率的表达,反交结合辐射处理的多以2+5+l(H-1杂合型出现。这种结果可能是辐射诱变作用引起的。本研究证实,不同组合与处理的FZ代群体抽穗期大多介于双亲之间,但各组合与处理间明显不同,其中,反交及反交结合辐射处理的FZ代群体抽穗明显倾向于早熟亲本,并出现超亲现象。这一结果对黑龙江省的小麦育种较为有利,因为在小麦生育后期,往往会碰到雨季,而雨水对其籽粒品质的劣变影响较为突出。通过不同方式的胞质互作结合辐射处理利用其后代的分离特点,就容易获得同时具备早熟、优质、高产、高抗特性的优质材料。对P3代的研究结果证实,优质亚基的重组表达多以纯合型出现。特别是反交及反交结合辐射处理,纯合型优质亚基的重组表达频率更高,对于个别材料而言,辐射在加速优质亚基重组表达同时,也穿易造成芒型的分离,这可能与材料的遗传背景也有关,所以选择亲本时应有所考虑。缩短育种年限,加快育种进程是提高育种效率的重要手段。本研究通过农艺性状的选择、结合HMW-GS测定,利用组培快繁技术,对具有优异农艺性状和优质亚基的植株在温室进行加代,提高了小麦育种效率,并决选了两个高产、优质材料龙辐20K787和龙辐20K843,短短4年获得了实际的育种效果。3.氮肥与硫肥施用对小麦品质影响不同小麦品种(系)在不同的施肥处理下,小麦的千粒重、容重和产量都发生了显著变化,单施硫肥、氮肥以及二……   
[关键词]:Wheat;Quality;HMW-GS;Fertilization;Growth Regulator
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:东北农业大学2002年