【毕业学位论文】（Word原稿）中国和CIMMYT普通小麦puroindoline基因分子基础研究及其对加工品质的影响-作物遗传育种博士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 博士学位论文 题目：中国和 通小麦 因分子基础研究及其对加工品质的影响 I 摘要 籽粒硬度是最重要的小麦品质性状之一，对磨粉和食品加工品质有重要影响，研究籽粒硬度基因的分子基础对小麦品质改良具有重要意义。本试验选用 805 份中国当前主栽冬、春麦品种（系）、地方品种和历史品种（共计 3 个试验）以及 596 份来自 小麦品种（系）（共计 3 个试验） 材料，采用单籽 粒谷物特性测试仪、 增、酶切、改进的 测序技术对其籽粒硬度及其基因型进行了鉴定，并对 286 份品种（共计 2 个试验）的磨粉和食品加工品质进行了测试。主要结果如下： 小麦主栽品种均以硬质类型为主 ，由北向南，硬质麦比例逐渐减少。硬质冬麦中共有 种已知基因型，所占比例分别为 而硬质春麦中则发现有 种已知基因型，所占比例分别为 发现了两种 变新类型：农大 3213 等 13 份冬麦和 6 份春麦品种（系）的 因的第 42 氨基酸中有一碱基 A 缺失，引起了移码突变，导致该基因第 60位氨基酸变成了终止密码子，从而致使该类型 白缺失，将其 命名为 冬 11和沧核 030 的 因第 218 位点碱基 G 突变成了 T，导致该基因第 44 位点色氨酸变成了亮氨酸，将其命名为 地方品种、历史品种到当前主栽品种，软麦（分别为 和混合麦（ 的比例逐渐减少，而硬麦（ 的比例显著增加。硬质麦中共发现 基因型的变化来看， 和 分布频率逐渐减少，而 的频率显著增加。在地方品种中发现了三种新突变类型：来自贵州的光头线麦和红麦 因中第226 位点碱基由 G 变成了 C，导致其推断的第 47 位氨基酸由甘氨酸变成了精氨酸，命名为自江苏的红和尚 因的第 187 位点碱基由 C 变成了 T，导致该基因第 35 位点脯氨酸变成了丝氨酸，命名为 型；有 6 个地方品种的 因第 212 位点碱基由 G 变成了 A，导致其第 43 位点色氨酸变成了终止密码子，被命名为 型。另外，有 5 份地方品种 因第 265 位点有一碱基 C 缺失，产生了移码突变，从而导致该基因推断的第 93 位点氨基酸变成了终止密码子，致使 白不能表达 ，尽管该类型先前已经报道，但命名有误，本文重新命名为 型。其中， 目前发现的第一个含有 订了先前的籽粒硬度分子理论模型。 3. 通小麦以硬质类型为主， 硬质麦中只有 种基因型，最常见的基因型，占硬麦总数的 建议 引进一些其它硬度变异类型的小麦种质，如 型等，以减少 品质改良的负面影响。在人工合成小麦与普通小麦杂交的高世代材料中共鉴定出 种基因型，均 表现为软质，其中 最为常见的突变类型。 型籽粒硬度显著高于 型。这些基因型均来自人工合成小麦，将其导入普通小麦后，为品质改良提供了新的基因资源。 因除了控制籽粒硬度外，还对其它品质性状具有重要影响。籽粒硬度与面粉颗粒大小（ r=水溶剂保持力（ r=碳酸钠溶剂保持力（ r=粉 质仪吸水率（ r=极显著正相关；而与面粉色泽 L*之间呈极显著负相关（ r= 粉灰分和吸水率显著低于 型，而出粉率、馒头体积和总分、面条软硬度和总分等均显著高于 型，表明 型的磨粉品质和馒头、面条加工品质均略优于型。另外， 型馒头和面条加工品质也略优于野生型。 本试验首次对我国和 麦籽粒硬度基因型进行大规模深入系统的研究，明确了二者籽粒硬度基因型的分布规律，并表明 磨粉和食品加工品质方面略为优于此建议在我国尤其是春麦区和 为我国和 麦品质改良提供了重要理论依据。 关键词：普通小麦，人工合成小麦，籽粒硬度， 因，等位变异，磨粉品质，加工品质 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 目录 第一章 文献综述 . 1 1 小麦籽粒硬度及其测定 . 1 度及其形成 . 1 定方法 . 2 度与角质率 . 4 2 硬度的生化及遗传基础 . 5 白的发现 . 5 白的发现 . 6 变类型及其分布 . 7 因的发现 . 11 2. 5 品质性状的关系 . 11 在的广泛性 . 14 3 籽粒硬度的基因工程改良 . 15 4 本研究目的和意义 . 15 第二章 中国冬小麦主栽品种 因型鉴定 . 17 1 供试材料 . 18 2 试验方法 . 18 粒硬度测定 . 18 异类型检测 . 18 计分析 . 20 3 结果与分析 . 20 国冬小麦籽粒硬度及其变异类型分布 . 20 及单核苷酸变化 因新突变的发现 . 25 因对冬小麦籽粒硬度的影响 . 26 4 讨论 . 26 5 结论 . 27 第三章 中国春小麦 因型鉴定 . 28 材料与方法 . 28 验材料 . 28 验方法 . 28 序鉴定 . 29 2 结果与分析 . 29 国春小麦籽粒硬度及其变异类型分布 . 29 春小麦籽粒硬度的影响 . 34 3 讨论 . 34 4 结论 . 35 第四章 中国地方品种和历史品种 因型鉴定 . 36 1 材料与方法 . 37 验材料 . 37 验方法 . 37 计分析 . 38 2 结果与分析 . 38 国地方品种和历史品种籽粒硬度及其变异类型分布 . 38 因对中国地方品种和历史品种籽粒硬度的影响 . 41 及单核苷酸变化的 因新突变的发现 . 42 3 讨论 . 45 因在中国地方品种、历史品种和主栽品种中的演变 . 45 变类型的分子遗传基础 . 46 变类型的分子遗传基础 . 46 4 结论 . 47 第五章 麦 因型鉴定 . 48 1 材料 与方法 . 49 验材料 . 49 验方法 . 53 2 结果与分析 . 54 麦籽粒硬度及其变异类型分布 . 54 型对籽粒硬度的影响 . 58 讨论 . 59 型在 质麦广泛分布 . 59 型对小麦品质的负面影响 . 60 工合成小麦在普通小麦品质改良中的作用 . 61 工合成小麦后代品系的母本效应 . 62 4 结论 . 62 第六章 因对小麦品质的影响 . 64 1 试验材料 . 65 2 试验方法 . 66 因型鉴定 . 66 粒硬度及面粉颗粒度大小测试 . 66 粉率、灰分、吸水率及色度仪参数测试 . 67 聚糖含量和溶剂保持力测定 . 67 头和面条参数测试 . 67 3 统计分析 . 68 4 结果与分析 . 68 因对溶剂保持力的影响 . 68 4. 2 因对磨粉品质及其戊聚糖含量的影响 . 71 5 讨论 . 75 6 结论 . 77 第七章 结论 . 78 参考文献 . 80 致谢 . 92 作者简介 . 93 文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 籽粒谷物特性测试仪 红外光谱测试仪 粒 指数法 聚酶链式反应 二烷基硫酸钠 丙烯酰胺哌嗪 氯乙酸 丙烯酰氨凝胶电泳 a 因 b 因 1 因 a 白 b 白 1 白 列标签位点 剂保持力 量性状位点 转移蛋白 化乙锭 烯二胺四乙酸 硫酸氨 氧核糖核酸 溉地区春 麦产量试验圃 干旱小麦产量试验圃 中国农业科学院博士学位论文 第一章 文献综述 1 第一章 文献综述 小麦是世界上最重要的粮食作物之一， 中国是世界上小麦面积最大、总产量最高的国家，常年种植面积在 2500 万 右，约占粮食作物面积的 27；总产量约 1 亿吨，占粮食作物产量的 22（庄巧生， 2003）。 20 世纪 90 年代初期，我国提出农业生产发展要以“高产、优质、高效”为目标，改良小麦品质已日益成为我国育种部门和相关单位重要目标。籽粒硬度是国内外小麦市场分级和定价的重要依据之一， 它严重影响润麦加水量、出粉率、破损淀粉粒数量和面粉颗粒度大小，并最终决定磨粉品质和食品加工品质，是小麦品质性状中最为重要的指标之一。由于国内对小麦籽粒硬度缺乏深入系统的研究，我国许多单位常常用角质率代替硬度进行品质改良，而二者是两个截然不同的概念，这在一定程度上影响了我国小麦品质研究。同时，籽粒硬度与蛋白质数量和质量并不匹配，也是制约我国小麦品质改良的重要