小麦籽粒淀粉生物合成及淀粉分支酶基因(sbe-ⅱb)的克隆与表达

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1、分类号：密级：学号：2009207009单位代码：10759石河子大学博士学位论文小麦籽粒淀粉生物合成及淀粉分支酶基因（SBE-IIb）的克隆与表达学位申请人王自布齐军仓教授指导教师李卫华教授申请学位门类级别农学博士学科、专业名称作物遗传育种研究方向荒漠绿洲区作物高产优质性状的遗传育种所在学院农学院中国〃新疆〃石河子2012年03月StarchBiosynthesisandCloningandExpressionofStarchBrangchingenzymeⅡb(SBE-Ⅱb)inWheatEndosper

2、mADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofAgricultureByWangZi-bu(CropBreedingandGenetics)DissertationSupervisor:Prof.QiJun-cangProf.LiWei-huaMarch,2012石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指

3、导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后

4、适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日摘要小麦在我国是仅次于水稻的第二大重要的粮食作物，其产量与品质是直接关系着人类食物的供应程度和营养水平。小麦籽粒的主要成分是淀粉，淀粉是以碳水化合物的形式储存的，人类80%左右的能量都是由淀粉提供；淀粉除作为食品外，在工业方面作为原材料的应用更加广泛：造纸、纺织、能源、化工、制药、机械、建筑等行业对淀粉的需求潜力很大，若小麦育种能够向专业化发展，那么不同的行业对淀粉的需求必将会再上一个台阶。因此深入研究小麦籽粒淀粉的生物合成，为以后利用生物技术来提高淀

5、粉的产量及改良其品质奠定基础，对选育淀粉以及品质专用型的小麦具有重要意义。为此，本研究选用不同基因型的两个高淀粉和两个低淀粉含量的六倍体小麦为材料，对高、低淀粉含量的小麦品种籽粒灌浆过程中淀粉含量积累的动态变化、淀粉合成关键酶活性的动态变化、淀粉合成关键酶基因表达差异、同时对酶活性的动态变化与淀粉积累动态以及酶基因表达差异之间存在的关系进行了相关性分析。并且通过反转录的方法克隆得到了高淀粉小麦籽粒胚乳的SBEⅡb的cDNA，并构建了蛋白表达载体，在大肠杆菌中诱导进行过量表达并对其表达条件进行了优化，还分别构建

6、了SBEⅡb基因的超量表达载体和SBEⅡb基因的RNAi干扰表达载体，并在模式植物中系统的分析了它们的分子特征、表达特性和功能活性等。主要结果如下：1、小麦籽粒灌浆过程中总淀粉及淀粉组分的积累动态变化，结果表明高淀粉含量的品种和低淀粉含量的品种在籽粒淀粉积累量和积累速率上均存在明显的基因型差异。Logistic方程拟合淀粉积累过程发现，支、直链淀粉最终积累量取决于积累启动时间的早晚和积累速率的大小，而最大积累速率出现时间的早晚对其调节作用较小。2、小麦籽粒灌浆过程中不同类型籽粒中的GBSS、SSS、SBE和D

7、BE酶活性变化均呈现单峰曲线，峰值出现在12-24d不等。4个品种的GBSS酶活性均与直链淀粉的积累速率呈极显著正相关，与总淀粉的积累速率达到显著或极显著正相关，但与支链淀粉的积累速率的相关性不显著。SBE和SSS酶活性与总淀粉的积累速率和支链淀粉的积累速率呈显著或极显著正相关，而与直链淀粉积累速率的相关不显著。DBE活性与淀粉积累速率的相关性不显著，淀粉合成关键酶活性间的相关性分析表明高淀粉含量的品种DBE活性与SSS、GBSS和SBE达到显著性或极显著性水平，它们之间可能存在着协同作用。3、采用实时荧光定

8、量RT-PCR方法，对灌浆期籽粒淀粉合成酶相关基因的转录水平进行了检测和比较，并对其表达量与相应酶活性的相关性做了分析。结果表明，束缚态淀粉合成酶基因（GBSS）、可溶性淀粉合成酶基因（SSS）、淀粉分支酶基因（SBE）、淀粉去分支酶（DBE）酶活性均呈单峰曲线变化,利用实时荧光定量PCR技术检测9个基因在不同淀粉含量的4个供试品种花后不同时期的相对表达量,结果表明，在花后6d这些基因开始表达，在灌