EMS诱变创制小麦淀粉理化特性特异性材料及其淀粉合成机理研究

淀粉对小麦产量、营养保健和加工品质有重要影响，但淀粉理化特性特异性材料非常匮乏，严重影响了淀粉品质的遗传改良。项目通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变济麦20和济麦22小麦创造变异群体，通过检测淀粉糊化特性初筛，然后测定直链淀粉含量进一步筛选，最后测定抗性淀粉含量和食品加工品质确认淀粉特性特异性材料，创新检测方法。对筛选出的材料进行分子标记检测，鉴定出4种淀粉合成关键酶基因发生变异的材料，克隆相关基因，研究其在籽粒灌浆过程中的表达情况以及4种酶活性和含量的响应，联系直、支链淀粉链长分布、比例以及淀粉粒的大小、分布情况，结合淀粉理化特性检测和营养加工品质鉴定，在基因-酶-产物-功能4个层次全面探讨淀粉理化特性形成机理及其互作联动机制，为淀粉品质遗传改良提供借鉴。筛选和培育淀粉理化特性特异性材料/品种4-6份，申请植物新品种权/发明专利3-5项，克隆2-4个淀粉合成关键酶变异基因，发表论文4-6篇。

淀粉对小麦产量、营养保健和加工品质有重要影响，但淀粉理化特性特异性材料非常匮乏，严重影响了淀粉品质的遗传改良。项目通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变高产优质小麦济麦20 和超高产广适小麦济麦22 创造了两个变异群体。检测结果表明，诱变群体淀粉糊化特性、直/支链淀粉含量/比例，蛋白质和湿面筋含量、抗性淀粉含量等指标均发生了明显的变化。通过检测淀粉糊化特性初筛，然后测定直链淀粉含量进一步筛选，最后测定抗性淀粉含量和食品加工品质鉴定出一批淀粉理化特性特异性材料，其中多份材料在多个淀粉合成关键酶编码基因位点检测到变异。.利用SDS-PAGE从济麦22诱变群体中鉴定出分别缺失1、2、3个Wx蛋白亚基的全部7类材料。检测结果表明，随着Wx蛋白缺失数目的增加，直链淀粉含量下降程度明显加大，缺失3个Wx蛋白后，直链淀粉含量几乎降到0（糯性突变）。缺失1和2个Wx蛋白亚基后，淀粉糊化峰值粘度和膨胀势较济麦22显著增高，但面条加工品质只有缺失1个Wx蛋白的诱变材料优于济麦22，缺失3个Wx蛋白亚基（糯性突变）后，淀粉糊化特性和面条品质均显著降低。8类不同Wx蛋白组成材料中，缺失Wx-B1蛋白材料，直链淀粉含量略低于济麦22，糊化峰值粘度、膨胀势、面条加工品质均显著优于其他类型，对小麦面条品质改良具有重要意义。Wx蛋白突变对淀粉代谢有重要影响，随着Wx蛋白数目的增加，Wx蛋白含量呈显著增加的趋势，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合酶SSS、淀粉粒结合淀粉合酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）等4种淀粉合成关键酶活性及其12种编码基因的表达活性也表现增加的趋势，但AGPase、SSS和SBE差异相对较小，GBSS差异更明显，尤其是糯性突变，没有检测到Wx蛋白，GBSS活性及其编码基因表达活性也非常低。由此说明，4种淀粉合成关键酶是相互影响的，Wx蛋白突变直接影响GBSS基因的表达和酶活性，并间接影响其他淀粉酶基因的表达，这对淀粉品质遗传发改良具有重要指导意义。.利用筛选的淀粉特异性材料与其他育种材料杂交，育成一批高代材料，其中济麦229和济麦262通过山东省品种审定委员会审定，济麦23有望明年审定。以上3份材料均申请国家植物新品种权。另外，4个品系进入国家和山东省区域试验；6个品系分别参加了国家、山东及周边省份区域试验预备试验。获得授权专利2项，发表论文7篇，待发表3篇。