不同专用小麦胚乳淀粉体和蛋白体发育的差异及其对氮素的响应机制

小麦胚乳淀粉体和蛋白体发育状况决定最终籽粒的产量与品质，氮素是影响这两个细胞器发育最活跃的营养因子，加工不同的面制食品需要不同专用小麦面粉，前期工作中研究了小麦淀粉体和蛋白体发育，然而，不同专用小麦胚乳细胞中淀粉体和蛋白体发育的差异及对氮素的响应机制还不清楚。.本项目拟以分别适合制作面包、面条和饼干的强、中和弱筋小麦为材料，设置不同氮素水平处理，采取精确标记颖花开花时间、树脂包埋颖果、电镜观察胚乳细胞超微结构、检测淀粉体和蛋白体中DNA和与淀粉、蛋白质合成的相关酶活性等方法，着重研究：(1)不同专用小麦淀粉体和蛋白体发育的差异；（2）不同专用小麦淀粉体和蛋白体发育与品质形成的关系；（3）氮素对淀粉体和蛋白体发育影响的机制。该项目研究有基础，研究内容和方法有新意，研究结果不仅可以丰富作物学、细胞生物学和食品科学等学科的理论知识，而且可为优质专用小麦、优质专用面粉的开发利用和品质改良提供依据。

小麦颖果特别是胚乳淀粉体和蛋白体的发育状况决定最终籽粒的产量与品质，氮素是影响颖果发育最活跃的营养因子之一。本项目以强、中、弱筋小麦以及不同糯质小麦品种为研究材料，设置氮素处理，采取了精确标记颖花开花时间、树脂包埋颖果、电镜观察等方法，结合蛋白质组分析，着重研究了小麦颖果发育、品质形成及其对氮素的响应机制，取得了以下重要和新颖的结果：.1.阐明了不同专用小麦颖果不同空间淀粉体分布和发育特点.（1）同一籽粒不同空间淀粉粒分布不同，胚乳腹部细胞大淀粉粒数量较多，小淀粉粒较少，而背部表现相反。品种间淀粉粒总数量表现为扬麦13>扬麦11>徐麦30；.（2）糯质小麦胚乳淀粉体呈双峰分布，非糯质小麦胚乳淀粉体呈三峰分布，果皮淀粉粒是不规则的复粒淀粉且粒径较小，呈单峰分布。.（3）谷物胚乳均有单粒和复粒淀粉体，但小麦以单粒淀粉体为主且淀粉粒度分布最广。.2.阐明了不同专用小麦胚乳不同空间蛋白体分布及发育特点.（1）花后11天～17天是小麦胚乳积聚蛋白体最快的时期，大蛋白体大量积聚且分布集中；.（2）不同筋力小麦蛋白体积累及分布：徐麦30＞扬麦11＞扬麦13，高筋小麦胚乳蛋白体与淀粉体结合程度高，而低筋小麦表现相反；同一品种胚乳蛋白体的空间分布差异显著，表现为腹部>背部.3.阐明了氮素对不同专用小麦胚乳不同空间淀粉体和蛋白体发育和分布的影响.(1)氮素能增加背部、腹部近糊粉层和腹部中央胚乳细胞B型淀粉体数目和大小，但能显著减少胚乳传递细胞内淀粉体的数目。.(2)氮能显著增加蛋白体体积，处理后胚乳细胞内大蛋白体增多且分布集中；对氮素响应程度品种间表现为徐麦30＞扬麦13，不同部位表现为腹部＞背部。.(3) 筛选了氮素处理前后小麦胚乳差异蛋白（重点是贮藏蛋白）种类，并分析了参与调节贮藏蛋白的差异表达基因功能.4.小麦颖果中各组织的发生、发育和凋亡与胚乳中淀粉体和蛋白体发育过程是相互协同的.5.创建了细胞结构染色、分析植物细胞淀粉体和蛋白体几何特性以及分离颖果不同空间部位的3种新方法.以上结果不仅揭示了小麦颖果发育的规律及其对氮素的响应机制，而且可为优质专用小麦品种改良和专用面粉的开发利用提供新的依据。.本项目严格按照项目计划内容实施，超额完成了预期的目标和任务。共发表学术论文17篇，其中被SCI收录10篇；申请专利4项；培养博士后1人，博士生3人，硕士生6人；组织省级学术交流会2次。