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小麦成熟期穗发芽(Pre-harvest Sprouting,PHS)是世界性小麦自然灾害,指小麦在收获前遇到阴雨或潮湿环境下的穗上发芽。在整个穗发芽的进程中,多种水解酶的活性得到提高,特别是α-淀粉酶活性的提高,对胚乳中淀粉的分解能力增强,严重限制了面粉的加工利用。大麦2H染色体长臂上携带有α-淀粉酶抑制蛋白基因Isa-H1,将这一基因导入小麦并研究其表达抑制情况,结果如下: 1.通过基因组原位杂交,解析了CSph1b×BetzesCS+2H杂种组培SC2代15份材料的遗传组成,其中X99-1、X99-3为二体缺体2H三体,X99-2、X99-9为单体异代换系,X99-4、X99-5、X99-7、X99-11、X99-12、X99-14为二体异代换系,X99-13为代换易位系。 2.经中国春重双端体DDT2A、DDT2B及DDT2D测交及RFLP分析,鉴定出一套小麦-大麦2H二体异代换系,其中X99-4、X99-5为A代换即2H(A),X99-11、X99-12、X99-14为B代换即2H(B),X99-7为D代换即2H(D);同时明确了代换易位系中代换所涉及的染色体为2H/2B;小麦第二部分同源群短臂探针psr131可作为追踪大麦2H染色体的RFLP标记。 3.代换系2H(A)、2H(B)和2H(D)在花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCsMI)具21Ⅱ的频率分别为92.56%、94.12%和95.41%,表明3个代换系染色体基本构型为21Ⅱ,在细胞学上是稳定的。 4.代换系2H(B)、2H(D)的穗长、每株穗数、每穗粒数及籽粒大小等农艺性状均好于CS。2H(A)、2H(B)和2H(D)的不育率分别为40.44%、20.30%和21.82%。大麦2H染色体对小麦第二同源群B、D染色体的缺失有较好的补偿能力。 5.CSph1b×CS+Betzes2H杂种组培当代以高达12.5%的频率获得了小麦-大麦2H单体异代换系,对其继续进行选择,在SC3代获得了2H二体异代换系2H(B)。利用大麦2H染色体上的STS长臂引物aABC252及短臂引物aABC454对2H(B)×CS杂种组培后代SC1及SC2进行筛选,2H染色体在各代的传递率分别为90%和50%。从74株SC2代中筛选出2株小麦染色体与大麦2HL的重组材料19-1-1、19-1-5。19-1-1 PMCs MI染色体构型为 Zn=20II十I+t+。 6.通过硫酸胺沉淀、离子交换及等电聚焦电泳等方法,提纯了大麦a· 淀粉酶抑制蛋白(BASI)。蛋白功能检测结果表明BASI可与小麦a·淀粉 酶-l结合成复合物,从而达到降低小麦a·淀粉酶活性的目的。同时发现BASI 对小麦a-淀粉酶-2也有抑制作用。 7.采用等电聚焦电泳,分析了各材料抑制蛋白(ASI)的动态变化,结 果表明抑制蛋白在花后15天已开始合成,随着发育天数的增加,蛋白含量 逐渐增加,30.35天含量较高。激光扫描结果表明附加系CS+B6TZeSZH及代 换系的ASI含量高于小麦品种中国春,说明大麦a-淀粉酶抑制蛋白基因Isa- HI在小麦背景下表达正常。 8.大麦ZH染色体导人小麦背景后存在协调、表达和基因互作问题,从 植株长势和淀粉品质看,整倍体代换系好于附加系。代换系ZH()穗发芽率 较低,ZH田)的高峰粘度较高,淀粉品质较好。