小麦是重要的农业作物,小麦富含淀粉,蛋白质,矿物质等营养元素。淀粉是小麦籽粒中的主要物质,占籽粒干重67.5%-75%。六倍体小麦中有3个糯质基因位点与直链淀粉合成有关,位于小麦染色体上编码颗粒结合淀粉合成酶,称为Wx蛋白。Wx蛋白有3个蛋白亚基,即Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1,由于Wx蛋白的表达或缺失,会导致小麦籽粒中直链淀粉含量以及直链淀粉和支链淀粉比例产生差异,而直链淀粉和支链淀粉因为分子结构上存在差异从而具有不同的理化性质,二者的含量和比例直接影响淀粉产品的产量和品质,所以研究不同Wx蛋白缺失对小麦籽粒中物质的含量和形态的影响程度具有重要意义。本文以八种Wx蛋白缺失型小麦为研究对象,利用光学显微镜,偏光显微镜及扫描电子显微镜等显微镜技术结合红外显微化学成像技术原位检测不同品种小麦样本,观察样本籽粒内部不同部位淀粉,蛋白质等微观结构的大小,形态,分布信息,研究不同Wx蛋白缺失对小麦籽粒组成成分的物理化学结构影响,从微观角度分析小麦籽粒内部结构变化对小麦及小麦制品加工性能的影响。最后,利用近红外/拉曼光谱检测技术和高光谱成像技术结合化学计量学方法对八种不同类别小麦进行品种鉴定,为小麦品种鉴定提供新方法。本文主要研究结论如下:1、野生型小麦淀粉颗粒经KI/I2染色后,淀粉颗粒均呈现蓝色,籽粒内部淀粉颗粒结构,分布较为均一。糯型小麦经KI/I2染色后,部分颗粒蓝色内核周围有粉红色外围,且被染成蓝色的颗粒蓝色有深浅的差别。可能是由于Wx蛋白的缺失导致颗粒不均匀性增加。野生型和糯型小麦籽粒中淀粉颗粒可以划分为大,小两种淀粉颗粒,颗粒均为单一颗粒。大颗粒淀粉在小麦切片上形状为细长椭圆形或圆形。小颗粒淀粉大多为圆形或不规则圆形,以聚集形式分布在大颗粒淀粉周围。糯型小麦中小颗粒淀粉含量高于野生型小麦籽粒中小颗粒淀粉含量。2、八种小麦籽粒中淀粉颗粒在偏光显微镜下都有偏光十字产生,且偏光十字的交叉点位于脐点处,说明这两种小麦淀粉颗粒都为球晶。而糯型小淀粉体含量高于野生型,且其淀粉偏光十字亮度也略高于后者。3、通过扫描电镜检测图来看,小麦淀粉颗粒中央区域呈现凸起状,脐点向下凹陷成深坑。颗粒表面有孔洞结构。小颗粒淀粉多呈球形或不规则的多面体形,小颗粒淀粉聚集分布在大颗粒淀粉周围。野生型小麦淀粉颗粒表面光滑、平整,糯型小麦中部分淀粉颗粒表面不平整,可以观察到明显的微孔结构。4、通过对糯型小麦,野生型小麦,单基因缺失型小麦以及双基因缺失型小麦四种小麦样本的红外显微光谱图比较,发现三种Wx基因缺失程度大小影响籽粒中直链淀粉合成量。四种小麦样本二阶导数处理后的红外光谱图分析结果显示,淀粉特征峰峰强度大小为:PI 9090-1Wx-D1>Wx-A1。通过对八种不同Wx基因缺失型小麦样本红外光谱图比较发现,单基因缺失型小麦样本淀粉特征峰峰强度高于双基因缺失型小麦样本,即Wx基因缺失程度越大,小麦籽粒中直链淀粉合成量越低。5、采用红外光谱和拉曼光谱检测技术对八种不同Wx蛋白缺失型小麦样本进行定性分析,将不同品种的小麦鉴定区分开来。通过光谱检测技术结合光谱前处理方法,多元变量分析方法可以有效地将不同品种的样品划分开,说明光谱检测技术是一种有效的样品品种鉴别技术。采取主成分分析方法处理小麦样品的红外和拉曼光谱数据,得到的第一、第二主成分得分图也显示出样品具有明显的聚类趋势,且样本拉曼光谱数据的第一、第二主成分得分图比红外光谱的图聚类效果更明显,不同样品间分离度更高。根据分类判定正确率可以看出,拉曼光谱技术的分类效果优于红外光谱检测技术,这一点与主成分分析得到的结果一致。光谱检测技术具有省时高效,灵敏度高,无损检测等优势为小麦品种的选育提供快速有效的鉴别方法。6、通过高光谱仪获取小麦样本的光谱数据矩阵,采用不同的光谱预处理方式建立分类模型,其中基于SNV处理过的原始光谱数据矩阵建立的SVM模型对于野生型小麦样本与三种单基因缺失型小麦样本的分类结果最优,四种小麦样本的分类正确率均达到100%,对八种小麦样本分类效果最佳。基于一阶导数处理过的原始光谱数据矩阵建立的SVM模型对于野生型小麦样本与三种双基因缺失型小麦样本的分类结果最优,为最优分类模型组。单/双基因缺失型小麦与野生型小麦分类组分类模型正确率低的可能原因是由于样本组样本均来自同一产地,同一年产出且均由同一亲本繁育,这就导致样本间差异非常小。对于野生型小麦样本和糯型小麦样本的分类分析,基于三种不同样本光谱预处理方式处理的原始光谱数据矩阵以及原始光谱数据矩阵建立的三种分类模型,由于样本间基因型差异较大,导致籽粒内部物质含量差异也较大,所以模型对于样本预测集分类的正确率均为100%,样本均得到较好的分类。