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籽粒硬度是小麦的关键性状之一,它极大地影响着小麦的加工和烘烤品质。籽粒硬度主要是由5D染色体上Puroindoline(Pina和Pinb)基因控制的。如果Pina、Pinb基因中有一个基因发生突变都会导致小麦籽粒变硬;只有当Pin基因都是野生型时才是软粒小麦。籽粒硬度除了受Pin基因控制,还受环境、籽粒重量和一些微效的硬度数量性状遗传位点(QTL)控制。根据前人的研究结果,Puroindoline b-like(Pinb-2v)基因可能是其中的一个QTL位点。Pin基因与硬度表型之间的关系怎样?Pinb-like作为一个与Pinb基因序列高度相似的基因,与硬度表型是否有关联?这些问题均值得进行深入研究。本研究用单粒谷物特性测定系统(SKCS)测定籽粒硬度表型,通过PCR技术对107份小麦材料的Pin基因型进行鉴定,获得Pin基因的组成信息;采用Western blotting技术在蛋白水平上进一步确定Pin突变或缺失对其蛋白表达的影响。在最新的麦类作物基因组资源数据库的基础上,设计Pinb-like基因在小麦不同染色体上的引物,通过普通PCR、巢式PCR和衍生剪切扩增多态性技术对Pinb-like基因型组成进行分析。为了确定Pina基因与小麦食品加工品质的关系,通过基因枪轰击法把Pina干扰载体及其线性表达框转化到普通软粒小麦Emai 12中,获得转基因植株,并对其进行后代植株分析。本文主要研究结果如下:(1)对107份中国小麦材料的Pin基因型和表型的分析结果显示,出现频率最高的基因型是Pina-D1a/Pinb-D1a(39.3%)和Pina-D1a/Pinb-D1b(34.6%);在Pina基因方面,中国农家品种小麦比栽培品种具有更高的等位基因多样性。本研究发现了一个新的Pina缺失等位基因(命名为Pina-D1z),并开发了它的特异性分子标记。此外,还检测到了一个Pina和Pinb基因双缺失的等位基因。对以前的研究和本研究的总结认为21个Pin等位基因的硬度潜在表型都是硬粒。(2)针对Pinb-like基因设计出了一套基因鉴定流程和鉴定的引物,完成了Pinb-like基因型鉴定工作,克隆出了7个新Pinb-like等位基因,发现Pinb-like基因在小麦胚乳中特异性高效表达。在Pinb-like同源片段的共线性方面,发现在普通六倍体小麦A、B、D基因组内部的共线性比它与供体基因组的共线性关系差,小麦B基因组的分化时间比A、D基因组更早,且B基因组演化速度也比较快。(3)对经RNA干扰的Pina基因转基因植株的籽粒硬度和PINA蛋白表达分析,发现部分转基因阳性株系的籽粒硬度值升高,而且发现PINA蛋白表达量降低的株系,PINB蛋白表达量则有升高。基于麦类基因组资源数据库,设计了引物鉴定Pinb-like基因和Pin基因的组成,用SKCS鉴定了硬度表型,辅助以基因位点的共线性分析,证明了Pinb-like基因与Pinb基因仅仅是序列相似,而与硬度表型无关。对Pin基因型与表型的系统分析,也表明了21个Pin等位基因可能与硬度表型的显著改变相关。Pin基因、Pinb-like基因与籽粒硬度之间关系的探讨,有助于对籽粒硬度性状的深入理解,对小麦品质改良具有重要意义。