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本研究通过对山东省不同年代小麦品种更替过程中氮代谢关键酶活性及其基因表达对籽粒蛋白质和氮代谢转运效率的影响进行分析,探讨了小麦更替过程中氮代谢酶活性的演变,以期为今后小麦品种遗传改良,特别是提高籽粒产量、改善加工品质提供理论依据。实验选用1950年以来山东省8次品种更替过程中的8个主要推广品种,研究分析了其产量变化、籽粒蛋白质含量和旗叶可溶性蛋白含量变化,以及挑旗期到成熟期旗叶叶绿素含量、旗叶游离氨基酸含量、旗叶氮代谢过程中关键酶基因表达和酶活性的动态变化,并进行了相关性分析。结果表明,8个小麦品种籽粒产量、旗叶游离氨基酸含量、旗叶叶绿素含量和光能利用率随着育成时间的推移表现明显的上升趋势,且最近推广的品种济南17和济麦22与较早推广的品种相比明显升高。说明山东省小麦品种随着年代的更替小麦品种群体结构有所改善,叶片衰老速度变慢,氮素转运效率不断提高,但是籽粒蛋白质产量没有明显提高,可能是由于随着年代更替小麦品种籽粒产量增加,淀粉大量合成,对蛋白质的稀释作用。氮代谢过程中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)酶活性及其编码基因相对表达水平随着年代的更替而升高,亚硝酸还原酶(NiR)酶活性及其编码基因相对表达量随着年代更替变化规律不明显。说明可能NR、GS和GOGAT在氮代谢过程中对蛋白质的合成起着重要的作用。相关性分析结果表明,NR、GS和GOGAT酶活性与旗叶可溶性蛋白和籽粒蛋白质含量呈显著性正相关,而NiR酶活性与旗叶可溶性蛋白和籽粒蛋白质含量相关性不显著,这可能是由于NiR对籽粒蛋白质水平没有直接调控作用；此外,以上四个关键酶活性与旗叶游离氨基酸含量也相关性不显著。在挑旗、开花和灌浆过程中不同时期氮代谢关键酶基因表达水平存在差异。相关性分析表明,氮代谢关键酶NR、NiR、GS和GOGAT四种酶的活性之间呈显著性正相关,说明可能在氮代谢过程中各种酶并不是独立作用,而是协同调控。关键酶GS的编码基因GS2的表达水平与旗叶氨基酸、可溶性蛋白含量和成熟期籽粒蛋白质含量呈显著性正相关,而GSl、NiR两个基因与旗叶氨基酸、可溶性蛋白含量和成熟期籽粒蛋白质含量相关性不显著。因此,在未来品种选育过程中,可以考虑通过提高这些与蛋白质含量相关性密切的酶活性,或者通过转基因手段,转化关键酶,来提高氮素代谢效率及蛋白质的积累量,改善小麦品质。