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产量和品质始终是小麦遗传改良的主要目标性状，本项研究针对当前我国黄淮麦区小麦高光效亲本材料匮乏，优质强筋特性选择体系有待完善等问题，开展了小麦高光效转基因和品质特性等方面的研究，获得以下主要结果: 1.对蛋白质含量、干面筋含量、湿面筋含量、面筋指数、粉质仪面团形成时间、面团稳定时间、耐搅拌指数(公差指数）、弱化度、揉面仪和面时间、衰落值、8min尾高、8min尾宽、面包体积、面包纹理结构、面包总评分等15个品质特性的相对重要性分析结果表明，干面筋含量、面筋指数、形成时间和耐搅拌指数等四项品质特性可作为小麦品种选育程序中采用的主要选择性状。 2.对10种高分子麦谷蛋白亚基及其聚合方式品质效应分析结果表明，从选育强筋小麦品种的角度来看，1A染色体上以空缺亚基(N）或者为1亚基时面筋数量和面筋强度指标较好;1B染色体上的7+8亚基对面筋强度特性效应优于其它1B染色体上的亚基，而1B染色体上的14+15亚基对面筋数量具有十分显著的正向作用;1D染色体上的5+10亚基对面筋强度具有非常显著的正向作用，且对面筋数量也具有较好的正向作用，1D染色体上的2+12亚基的干面筋含量高于4+12亚基，对面筋强度的综合效应也较好。位于1A染色体上的高分子麦谷蛋白亚基2*对面筋数量和面筋强度的效应为负效应，且十分明显;位于1D染色体上的高分子麦谷蛋白亚基4+12也具有明显的低面筋强度效应。 3.对18种低分子麦谷蛋白亚基及其聚合方式品质效应分析结果表明，1A染色体上的A3a亚基和1B染色体上的B3d亚基对面筋数量和面筋强度均具有十分显著的正向效应，1D染色体上的D3c亚基和D3e亚基对面筋数量和面筋强度也具有一定的正向效应;而1A染色体上A3e亚基、1B染色体上的B3g、B3c亚基、1D染色体上的D3b、D3d亚基对面筋数量和面筋强度均具有十分明显的负向效应;1B染色体上的B3i亚基对面筋数量具有显著正效应，而对面筋强度为负效应，1D染色体上的D3a亚基则对面筋数量具有显著的负效应，而对面筋强度具有显著的正效应。 4.高分子麦谷蛋白亚基和低分子麦谷蛋白亚基对品质的影响效应具有累加效应的特点，优异高分子麦谷蛋白亚基和优异低分子麦谷蛋白亚基的聚合类型是影响小麦品质状况的重要因素。对于高分子麦谷蛋白亚基，1/7+8/5+10和N/7+8/5+10为强筋理想聚合方式，N/14+15/5+10和1/14+15/5+10为高面筋理想聚合方式。对于低分子麦谷蛋白亚基，则以A3a/B3d/D3a(或D3e)利于获得强筋特性。高分子麦谷蛋白亚基的理想聚合方式与低分子麦谷蛋白亚基理想方式可进一步进行聚合。 5.根据分析结果，提出了高分子麦谷蛋白亚基的评分体系，建立了低分子麦谷蛋白亚基的评分体系，经验证分析这两个评分体系具有较好的可行性，对小麦品质育种具有重要的参考价值。同时，还从技术路线、亲本利用、选择途径、鉴定技术对小麦品质遗传改良策略进行了探讨。 6.在筛选高光效玉米种质资源的基础上，克隆了C4型pepc基因cDNA，全长3014bp，其开放阅读框为2955bp，推导编码985个氨基酸残基的蛋白质。构建了植物表达载体，并将其导入C3植物拟南芥和小麦。PCR、Southern杂交和Western杂交验证了目的基因在小麦和拟南芥中的整合、遗传与表达特性。T4代拟南芥转基因株系PC7839和PC3727的酶活较对照分别提高了3.93倍和2.95倍，光合速率较对照分别提高了31.78％和23.79％，表明该基因可在上述作物中正常遗传与表达，并具有提高C3植物光合效能的作用。 7.光合动力学结果表明，转基因小麦光饱和点、光饱和速率、光合最适温度、羧化效率分别较对照提高了21.4％、25.1％、5℃和23.4％，CO2补偿点下降15.8％;灌浆前期和中期强光高温处理结果表明，转基因小麦Pn和Fv/Fm值降幅均明显低于对照，NPQ值增幅明显高于对照，表明转基因小麦具有更好的耐高温强光能力;气体交换参数结果表明，开花期转基因小麦Pn、Gs和Tr均明显高于对照，而Ci则明显低于对照，Gs和Tr日变化均与Pn日变化极显著正相关，Ci日变化均与Pn日变化极显著负相关，表明转基因小麦Pn的提高是由于增强了同化CO2能力和蒸腾作用、气孔导度增加的原因;DCDP应用结果表明转基因小麦Pn的提高确为pepc基因导入所致。 8.荧光定量PCR分析结果表明，不同转基因植株的目的基因拷贝数存在较大差异。反转录PCR分析结果表明，玉米C4型pepc基因可以在小麦中正确转录，且不同转基因植株的表达量差异较大。PEPC酶活分析结果表明，转基因材料叶片、叶鞘和茎秆中的PEPC酶活在拔节期、抽穗期和灌浆期均比对照明显提高，达到极显著水平。同一组织中的PEPC酶活表现为灌浆期＞抽穗期＞拔节期，同一生育期表现为叶片＞叶鞘＞茎秆。拔节期、抽穗期、灌浆期pepc基因表达量分别提高了2.39倍、1.9倍和2.35倍。灌浆期叶片、叶鞘、茎秆中pepc基因表达量分别提高了2.35倍、2.32倍和1.79倍。 9.产量结构分析结果表明，转基因株系单茎重、千粒重、单稳重和收获指数均显著高于对照周麦19;产量比较试验结果表明，参试的转基因小麦株系小区产量全部超过对照，增幅范围为5.2％-39.9％。