大麥品質(zhì)性狀的基因型和環(huán)境變異及其機(jī)理研究.pdf

1、大麥的主要用途是釀造啤酒和加工飼料，其品質(zhì)優(yōu)劣直接影響其最終產(chǎn)品的商業(yè)用途及價(jià)值，因此倍受重視。大麥品質(zhì)性狀大多為多基因控制的數(shù)量性狀，不僅受品種本身遺傳特性的制約，同時(shí)受外界環(huán)境條件的影響。 本文主要研究了大麥籽粒蛋白總量、蛋白組分含量、β-淀粉酶活性，極限糊精酶活性及β-葡聚糖含量等主要啤用品質(zhì)性狀的基因型與環(huán)境變異及不同氮肥運(yùn)籌對(duì)部分品質(zhì)性狀的影響，并利用大麥突變體TL43及其親本Triumph研究了β-淀粉酶活性的調(diào)控機(jī)

2、理，利用DH群體鑒定與定位大麥品質(zhì)相關(guān)性狀的QTLs。主要結(jié)果如下： 1.栽培大麥品質(zhì)性狀的基因型差異及灌漿后期的溫度效應(yīng)研究了148個(gè)栽培大麥品種籽粒β-淀粉酶活性、蛋白質(zhì)總量及蛋白組分含量的基因型變異，并利用離體穗培養(yǎng)技術(shù)研究了兩個(gè)大麥品種在不同灌漿后期溫度下的籽粒品質(zhì)變化。β-淀粉酶活性、蛋白質(zhì)總量及蛋白組分含量的基因型變異顯著，β-淀粉酶活性與蛋白質(zhì)總量及四種蛋白組分含量呈顯著正相關(guān)，以與醇溶蛋白的相關(guān)性最高。與灌漿后期

3、適溫(22℃白天/16℃黑夜)相比，高溫(32℃白天/26℃黑夜)顯著提高β-淀粉酶活性及蛋白質(zhì)組分含量，清蛋白含量變化較小，而谷蛋白含量影響最大。高溫影響A型淀粉粒形狀和B型淀粉粒數(shù)量，啟示出淀粉結(jié)構(gòu)變化可能是高溫惡化麥芽品質(zhì)的原因之一。 2.西藏野生大麥β-淀粉酶活性、極限糊精酶活性、β-葡聚糖及蛋白組分含量的基因型與環(huán)境變異為研究西藏野生大麥籽粒品質(zhì)性狀的基因型與環(huán)境變異，測(cè)定了76個(gè)西藏野生大麥基因型在杭州、武漢兩地的β

4、-淀粉酶活性、β-葡聚糖和蛋白質(zhì)組分含量。籽粒β-淀粉酶活性、β-葡聚糖和蛋白組分含量均存在顯著的基因型差異，杭州2006-2007年度種植條件下的β-淀粉酶活性均值和變異幅度最高，且β-淀粉酶活性和β-葡聚糖含量的變異系數(shù)和變化趨勢(shì)恰好相反。四種蛋白質(zhì)組分中，醇溶蛋白含量與β-淀粉酶活性呈顯著正相關(guān)。研究鑒定和篩選到β-淀粉酶活性和β-葡聚糖含量表現(xiàn)獨(dú)特的種質(zhì)材料，顯示出可用于栽培大麥麥芽品質(zhì)性狀的改良。 3.氮肥運(yùn)籌對(duì)栽培大

5、麥粒重、蛋白組分含量和β-淀粉酶活性影響研究了在總用氮量相同條件下四種氮肥運(yùn)籌處理對(duì)栽培大麥品種花30粒重、蛋白質(zhì)組分含量和β-淀粉酶活性的影響。不同氮肥運(yùn)籌處理之間，大麥粒重?zé)o顯著差異；增加后期用氮比例顯著增加籽粒的醇溶蛋白、谷蛋白含量和β-淀粉酶活性，但對(duì)清蛋白和球蛋白含量無(wú)顯著影響，說(shuō)明提高大麥生育后期的用氮比例對(duì)啤用品質(zhì)的影響是雙重的，即在提高蛋白質(zhì)含量的同時(shí)增加了β-淀粉酶活性。 4.孕穗期氮肥對(duì)大麥籽粒蛋白質(zhì)組分和激

6、素含量動(dòng)態(tài)的影響以歐洲大麥栽培品種Triumph及其ABA突變體TL43為材料，研究孕穗肥對(duì)籽粒灌漿期蛋白質(zhì)組分和激素含量動(dòng)態(tài)變化的影響。不同氮肥處理下，均表現(xiàn)TL43粒重較低但蛋白質(zhì)含量較高；孕穗期高氮處理顯著提高籽粒蛋白質(zhì)含量，但對(duì)蛋白質(zhì)組分含量的影響，兩供試材料表現(xiàn)不同，TL43四種蛋白組分含量都顯著提高，而Triumph僅為谷蛋白含量顯著增加；籽粒灌漿期，兩供試材料之間以及不同氮肥處理之間，GA3含量變化差異較??；ABA和ZR含

7、量的變化兩供試材料之間差異明顯，孕穗期施用氮肥顯著降低灌漿后期的ABA含量。 5.大麥灌漿期H2O2與ABA互作對(duì)β-淀粉酶累積的調(diào)控機(jī)理利用離體穗培養(yǎng)試驗(yàn)研究外源ABA及PEG處理對(duì)大麥品種Triumph及其突變體TL43灌漿期籽粒H2O2、ABA含量動(dòng)態(tài)變化及β-淀粉酶的積累。兩個(gè)基因型的籽粒ABA含量動(dòng)態(tài)變化一致，而H2O2與β-淀粉酶的積累差異較大。β-淀粉酶的積累與H2O2含量呈正相關(guān)，與ABA含量呈負(fù)相關(guān)且與高ABA

8、:H2O2持續(xù)時(shí)間有關(guān)。PEG提高β-淀粉酶活性主要與H2O2有關(guān)，而與ABA無(wú)關(guān)。外源添加H2O2和AsA顯著提高Triumph的β-淀粉酶活性，但降低TL43的β-淀粉酶活性。籽粒內(nèi)源H2O2含量動(dòng)態(tài)始終與β-淀粉酶累積一致。結(jié)果顯示出，脅迫條件下H2O2和ABA參與β-淀粉酶合成的調(diào)節(jié)。 6.大麥β-淀粉酶、極限糊精酶活性、β-葡聚糖和蛋白組分含量的QTL分析利用六棱大麥品種CM72和二棱品種Gairdner為親本，雜交F

9、1代經(jīng)花藥培養(yǎng)獲得的93個(gè)加倍單倍體(DH群體)株系，通過(guò)SSR標(biāo)記構(gòu)建連鎖圖譜，進(jìn)行β-淀粉酶、極限糊精酶活性、β-葡聚糖和蛋白組分含量的QTL分析。8個(gè)品質(zhì)性狀共定位到9個(gè)QTLs，分別位于3H，4H，SH及7H染色體上，其中3H染色體上定位到5個(gè)QTLs，說(shuō)明3H染色體對(duì)于麥芽品質(zhì)有重要作用。各個(gè)QTL的表型變異范圍在8.08％-30.25％之間。β-葡聚糖含量與極限糊精酶活性分別定位在4H、SH染色體上。醇溶蛋白QTL與已報(bào)道的