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本试验以生产上推广应用的不同专用类型非糯小麦品种和缺失Wx蛋白的糯性小麦品种作为研究材料。主要研究:(1)不同专用类型小麦籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(AGPase1)、束缚态淀粉合成酶基因(GBSSI)、可溶性淀粉合成酶基因(SSSIII)、淀粉分支酶基因(SBEI)表达与淀粉合成的关系;(2)缺失不同Wx蛋白小麦籽粒中GBSSI基因表达与直链淀粉合成的关系;(3)弱筋小麦籽粒淀粉合成酶基因表达对氮素和花后温度的响应。探索不同专用类型小麦籽粒淀粉合成酶基因表达对淀粉合成与品质调控的生理机制;为小麦的高产、优质、高效栽培提供理论依据和技术参考。试验主要结果如下:1不同小麦品种籽粒淀粉合成酶基因表达、淀粉合成酶活性以及淀粉积累特点不同专用类型小麦籽粒中淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)表达变化动态一致,均呈单峰曲线。于花后5天左右开始表达,15天达最大值,之后急剧下降,25天相对表达量下降至1.0左右,并相对稳定至成熟期;籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSSIII)、淀粉分支酶(SBE)活性变化均呈单峰曲线,AGPase、SSS、SBE活性峰值时间出现在花后25天,GBSS活性峰值时间出现在花后30天;籽粒中淀粉及其组分含量和积累量均呈“S”型曲线变化,随着灌浆进程的推进,呈上升趋势。不同专用类型小麦间,淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)相对表达量、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性、淀粉积累量和积累速率大小均表现为强筋小麦中优9507>中筋小麦淮麦18>弱筋小麦宁麦9号>糯小麦Wx11,其中糯小麦Wx11籽粒中GBSSI相对表达量和GBSS活性几乎为零,籽粒中直链淀粉含量<2%;同一专用类型不同小麦品种之间,上述测定值均表现为:强筋小麦中优9507>秦麦11;中筋小麦扬麦16>淮麦18;弱筋小麦扬麦15>宁麦9号。2不同小麦品种籽粒蔗糖合成酶(SS)活性、蔗糖和可溶性总糖含量变化不同专用类型小麦籽粒中蔗糖合成酶(SS)均呈单峰曲线变化,花后20天SS活性达最大值,之后急剧下降。籽粒蔗糖和可溶性总糖含量随着灌浆进程的推进呈下降趋势。不同专用类型小麦之间籽粒蔗糖合成酶(SS)活性表现为强筋小麦中优9507>中筋小麦淮麦18>弱筋小麦宁麦9号>糯小麦Wx11,籽粒可溶性总糖和蔗糖含量表现为糯小麦Wx11>弱筋小麦宁麦9号>中筋小麦淮麦18>强筋小麦中优9507。此结果表明,强筋小麦籽粒利用同化物的能力最高,使得淀粉合成的底物最多,籽粒中淀粉积累量最高,蔗糖含量最低;糯小麦籽粒中蔗糖降解代谢能力最低,供给淀粉合成的底物最少,导致籽粒中淀粉积累量最低,蔗糖含量最高。同一专用类型不同小麦品种之间籽粒蔗糖合成酶(SS)、可溶性总糖和蔗糖含量均表现为:强筋小麦中优9507>秦麦11;中筋小麦扬麦16>淮麦18;弱筋小麦扬麦15>宁麦9号。3小麦籽粒淀粉合成酶基因表达和淀粉合成酶活性与淀粉积累的关系AGPase1和SSSIII基因相对表达量最大值与AGPase、GBSS、SSS、SBE、SS酶活性峰值的相关性均达显著或极显著水平;GBSSI基因相对表达量最大值与AGPase和SS酶活性峰值的相关性达显著水平,与GBSS、SSS、SBE酶活性峰值的相关性未达显著水平; SBEI基因相对表达量最大值与SSS和SBE酶活性峰值相关性达极显著水平,与AGPase、GBSS、SS酶活性峰值的相关性未达显著水平;另外AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI基因相对表达量和AGPase、GBSS、SSS、SBE酶活性与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关。说明这四种淀粉合成酶基因和淀粉合成酶共同对籽粒淀粉的合成起作用;AGPase1、SSSIII、SBEI基因可能主要通过转录水平控制籽粒淀粉的合成,而GBSSI基因可能主要通过转录后水平控制籽粒直链淀粉的合成。4缺失不同Wx蛋白小麦籽粒中GBSSI基因表达与直链淀粉合成的关系缺失不同Wx蛋白小麦籽粒中GBSSI基因相对表达量、GBSS活性、直链淀粉积累量均表现为:正常型>缺A型>缺D型>缺B型>缺AB型>缺ABD型;籽粒淀粉最终粘度、反弹值、糊化温度在缺失不同Wx蛋白小麦品种之间表现顺序与其一致;淀粉峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、沉降值表现顺序与其相反。相关分析表明,淀粉膨胀势与直链淀粉含量、反弹值和糊化温度呈显著或极显著负相关,与淀粉峰值粘度、低谷粘度呈显著或极显著正相关。5弱筋小麦籽粒淀粉合成酶基因表达对氮素的响应弱筋小麦15籽粒中淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)相对表达量、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性、淀粉积累量以及部分淀粉粘度参数值在相同的氮肥运筹比例时,施氮量为150kg hm-2～210kg hm-2范围时,随着施氮量的增加,均呈上升趋势;当施氮量超过210kg hm-2时,随着施氮量的增加,上述指标值降低;相同的施氮量水平下,当追施氮肥适当前移时,弱筋小麦扬麦15籽粒中上述指标值增加。6弱筋小麦籽粒淀粉合成酶基因表达对花后温度的响应花后不同时期经25℃和35℃处理后,弱筋小麦扬麦15籽粒中淀粉合成酶基因相对表达量(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)、淀粉合成酶活性(AGPase、GBSS、SSS、SBE)、淀粉积累量以及部分淀粉粘度参数值均下降,其下降幅度在各处理间的顺序表现为:花后5-7d>花后10-12d>花后15-17d>花后20-22d>花后25-27d>花后30-32d>花后35-37d,花后5-7d高温处理下降幅度最大。同一时期经不同温度处理后,籽粒中上述指标值下降幅度均表现为:35℃>25℃,35℃处理下降幅度最大,25℃处理与CK差异不显著。花后5-7d经35℃处理后,籽粒中除GBSSI和GBSS外,其它3种淀粉合成酶基因相对表达量和相应酶活性到达峰值的时间均前移。GBSSI和GBSS对温度最为钝感,SSSIII基因和SSS对温度最为敏感。7荧光定量PCR技术方法的改进荧光定量PCR是一种在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。该方法的优点在于它能监测任何dsDNA序列的扩增,不需要探针的设计,使检测方法变得简便,同时也降低了检测的成本。本试验利用DNA消化酶去除mRNA中的DNA,以防止DNA污染;根据荧光定量PCR的要求严格设计引物,避免产生引物二聚体;把不同模板的cDNA混合进行稀释制作标准曲线;优化荧光定量PCR的反应体系,采用两步法RT-PCR进行荧光定量检测。这种制作方法可以准确反映反应体系中反转录和扩增过程的效率,使结果更为可信。