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氮是植物生长发育过程中需要量最大的营养元素之一,是组成蛋白质的必需化学元素,也是组成叶绿素、酶和多种维生素的成分,在维持生命活动和提高作物产量、改善产品品质方面具有极其重要的作用。小麦籽粒产量和品质的形成与氮素营养密切相关。为基本明确N对小麦产量、品质性状的影响,揭示小麦籽粒形成期氮素营养的吸收、利用、分配规律,探讨小麦高产和优质达到最佳时的氮素浓度,初步阐述小麦氮素营养遗传分子机制,为小麦的“三高”栽培和育种提供理论依据,我们利用小麦穗离体培养方法,结合SDS-PAGE电泳技术、A-PAGE电泳技术、DD-RT PCR技术,对不同氮素浓度处理下的小麦产量性状、品质性状、氮素吸收利用规律、小麦籽粒高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)形成规律和积累动态、小麦籽粒醇溶蛋白表达差异及小麦籽粒基因的差异表达进行了研究。研究结果表明:(1)氮素浓度与小麦产量性状呈抛物线关系,氮素浓度从0开始增加时,小麦产量随之增加,但当氮素浓度增至0.06%后,小麦产量反而呈下降趋势,从实验中发现氮素浓度主要是通过影响小麦结实率、千粒重、小花数和小麦节间长度来影响小麦产量。(2)小麦籽粒蛋白质含量随氮素浓度增加而增加,氮素浓度主要影响球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,对小麦籽粒中的清蛋白几乎无影响。(3)结合小麦产量和品质性状以及小麦籽粒的氮素吸收、利用和分配规律,兼顾高产、优质和高效的原则,小麦穗离体培养下的最佳氮素浓度为0.06%。(4)氮素浓度不影响小麦籽粒HMW-GS的组成和形成顺序,但与小麦HMW-GS的形成时间和积累量呈显著正相关,特别是亚基2。同时经相关性分析和回归分析发现亚基2和亚基12之间存在相互作用,亚基2影响亚基12对氮素的响应。(5)氮素影响小麦籽粒醇溶蛋白含量和表达时期,随氮素浓度的增加,醇溶蛋白含量增加,表达时期提前。当氮素浓度达0.12%时,分别在ω区和r区出现1条和2条特异表达带,这三条特异带的表达量随氮素浓度的增高而增加。(6)小麦氮素调控由多基因控制,试验中共发现了251条差异表达带,其中包括特异表达带126条,增强表达带68条,减弱表达带57条。对其中2条进行了克隆、测序和同源性比对,发现其中一条与一小麦花药特异启动子raftin1b gene,同源性打86%;另一条与大肠杆菌CFT073中的Hypothetical protein yphG同源性高达99%。