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小麦(Triticum aestivum L.)是重要的粮食作物,是人类摄取蛋白质和微量营养元素的重要来源,改良小麦籽粒品质是小麦育种重要目标。已有研究表明,NAM基因对小麦氮素在灌浆过程中由营养器官向籽粒的转运具有重要作用,从而促进蛋白质及锌、铁等微量元素在籽粒中积累,进而影响小麦籽粒品质。同时,NAM基因还影响着小麦灌浆期与衰老相关酶的表达,从而影响着小麦衰老过程。因此,小麦品种中NAM基因的研究逐渐受到人们重视,但迄今尚未涉及我国长江中下游流域小麦品种。本研究利用国内外238份小麦品种和11份二粒小麦材料,鉴定NAM-B1基因序列,明确小麦材料中NAM-B1基因变异类型;进一步以32份小麦材料克隆NAM-B1同源基因NAM-A1、NAM-D1、NAM-A2、NAM-B2和NAM-D2序列以发掘SNP位点。在此基础上研究了 112份长江中下游小麦品种NAM基因的单倍型,对SNP位点与籽粒相关性状进行关联分析,发掘与籽粒性状相关的SNP位点。研究还选择6份不同单倍型小麦材料,比较了其籽粒发育过程中的氮素代谢和衰老特征。获得主要结果如下:1.238份国内外小麦品种中,136份缺失NAM-B1基因序列,占供试材料57.2%;91份含有突变型NAM-B1基因序列,占供试材料的38.2%;11份小麦材料含有功能型NAM-B1基因序列,占供试材料的4.6%。其中,我国192份小麦材料中,122份缺失NAM-B1基因序列,占63.5%;70份含有突变型NAM-B1基因,占36.5%,未发现含有功能型NAM-B1基因序列。在11份二粒小麦材料中,3份野生二粒小麦材料含有功能型NAM-B1基因,4份野生二粒小麦和1份栽培二粒小麦中含有突变型;NAM-B1基因,其余3份栽培二粒小麦缺失NAM-B1基因。通过序列分析表明,突变型NAM-B1基因序列与功能型NAM-B1基因序列均存在2个SNP位点差异,两个位点具有连锁关系。2.对32份小麦材料中NAM-B1同源基因NAM-A1、NAM-D1、NAM-A2、NAM-B2和NAM-D2克隆结果表明,NAM-D1、NAM-B2和NAM-D2在鉴定材料中序列均完全一致,未发现SNP位点;NAM-A1和NAM-A2发现分别存在2个和1个SNP位点。其中,NAM-A1基因中的2个SNP位点均位于外显子中,分别位于第722位(C/T)和第1509位(A/-),前者导致相应位点氨基酸的变异(Ala/Val),后者引起移码突变并导致编码蛋白提前终止;NAM-A2基因中的SNP位点位于外显子中第110位(C/G),导致相应位点氨基酸的变异(Pro/Arg)。此后又以另外的97份小麦材料对NAM-A1采用KASP分型鉴定,NAM-A2基因克隆并测序。发现129份小麦品种存在14种NAM基因单倍型。3.对112份长江中下游小麦材料的NAM基因型进行单倍型分析,归属13种单倍型,其中有4种单倍型在112份小麦材料中出现的概率小于1%。将其它9种出现频率较高的单倍型的SNP位点与籽粒蛋白质含量、硬度、直径、千粒重、湿面筋含量以及稳定时间进行关联分析,发现NAM-A1上第722位(C/T)碱基与籽粒蛋白质含量、硬度、直径以及湿面筋含量关联,第1509位(A/-)碱基与籽粒硬度和稳定时间关联;NAM-B1片段是否缺失与籽粒硬度、直径和千粒重关联。在NAM基因单倍型组合中,N6单倍型组合千粒重最大,N7单倍型组合籽粒直径最大并且籽粒硬度最高,N9单倍型组合籽粒蛋白质含量和湿面筋含量最高并且稳定时间最长。4.在灌浆不同时期分析不同单倍型小麦材料宁麦13、生抗1号、镇麦8号、鄂麦25、襄麦25和扬麦15中不同部位氮浓度的动态变化、氮素利用及农艺性状相关指标。发现茎秆和叶片中氮浓度伴随着灌浆过程逐渐降低,但在不同材料之间具有不同的特点。籽粒蛋白质含量较高的小麦材料在开花以后氮素的再分配过程起始较早,镇麦8号、鄂麦25和襄麦25的氮素动员能力与宁麦13、生抗1号和扬麦15相比较强,能够在籽粒中积累相对较多的氮素。不同于其它5份小麦材料,扬麦15茎秆中氮素浓度在成熟期没有降低,反而显著高于前一个时期。6份小麦材料籽粒中氮浓度在开花时期最高,然后逐渐降低并保持稳定,可能是灌浆过程中氮素和光合产物向籽粒的运输相互作用的结果。对产量性状的分析表明,杨麦15相对较低的产量与穗粒数和粒重密切相关。对小区籽粒含氮总量的分析表明,生抗1号(N4单倍型组合)氮素生理利用率最高,襄麦25(N9单倍型组合)次之,扬麦15(N1单倍型组合)氮素生理利用率最低。5.分析不同单倍型小麦材料宁麦13、生抗1号、镇麦8号、鄂麦25、襄麦25和扬麦15灌浆过程中旗叶可溶性蛋白及与衰老相关酶活性的动态变化。发现可溶性蛋白含量和SOD活性随着灌浆过程而逐渐下降,POD和CAT活性呈先上升后下降的单峰变化趋势,在花后10天左右达到了最大值,MDA活性逐渐上升,且后期上升加快。宁麦13、生抗1号和扬麦15旗叶可溶性蛋白含量在花后10天时下降迅速,且SOD活性在10天时上升,可能此时植物体内氧化物自由基较多需要POD和SOD协同作用共同抵御以减少对植物细胞的伤害。镇麦8号SOD和CAT活性在灌浆过程中变化范围较小;襄麦25花后10天时SOD活性明显下降,植株抗氧化能力下降,加快植株衰老。花后30天时宁麦13和扬麦15旗叶中可溶性蛋白含量和CAT活性高于其它小麦材料,说明宁麦13(N5单倍型组合)和扬麦15(N1单倍型组合)的灌浆期较长,根据对灌浆期的记录宁麦13和扬麦15要比其它小麦材料长1-4天左右。