摘要
荞麦是我国传统的药食同源作物，其营养丰富，具有较强的保健价值，同时也常被用作填闲和救灾作物而广泛种植。荞麦籽粒中直链淀粉含量的高低关乎着荞麦的营养与加工品质。然而，常规直链淀粉测定方法本身对籽粒样品量要求严格，难以对微量样品进行测定。迄今，对于荞麦籽粒直链淀粉含量的研究还仅限于不同品种间的常规差异比较，无法开展更为精准的分析，诸如区分不同授粉特性荞麦的各籽粒间直链淀粉含量差异状况，荞麦同一植株各籽粒间直链淀粉含量差异及其详细的空间分布状况等。此外，由于控制荞麦直链淀粉合成的关键酶基因Waxy编码（即GranuleBoundStarchSynthaseI,GBSSI）序列长，目前尚缺乏有关该基因的序列特征信息，NCBI数据库中也仅收录了一条苦荞GBSSI基因编码序列及一条甜荞GBSSI蛋白序列。 针对上述有关荞麦直链淀粉及编码序列研究中存在的问题，本研究从构建荞麦单籽粒直链淀粉微量、高通量鉴定体系着手，拟对贵州省荞麦工程技术研究中心贮存荞麦种质籽粒直链淀粉含量分布特性进行系统分析，并力图解析同一荞麦植株上不同分枝的单籽粒直链淀粉含量分布的空间差异；此外，项目拟通过同源克隆法系统分析当前主要栽培荞麦品种基因的GBSSI序列。通过上述研究，已获得了如下主要结果： （1）荞麦单籽粒直链淀粉微量鉴定体系的构建及应用。基于碘比色法，结合酶标仪扫描，构建了荞麦单籽粒直链淀粉的定量体系，采用该体系对我国主要荞麦种质的籽粒进行测试，获得的结果为：191份苦荞麦品种（系）籽粒直链淀粉含量均值为20.47%，变异范围为11.59%~24.50%；179份甜荞麦品种（系）直链淀粉含量均值为18.09%，变异范围为11.41%~22.80%。聚类分析可分别将191份苦荞品种（系）、179份甜荞品种（系）分为三类，其中第Ⅰ类为直链淀粉含量较高类，第Ⅱ类为直链淀粉含量居中类，第Ⅲ类为直链淀粉含量较低类。 （2）籽粒直链淀粉在荞麦植株上的空间分布特性研究。采用上述单籽粒直链淀粉微量鉴定体系对栽培甜荞和苦荞单株籽粒进行了直链淀粉定量分析，结果显示：苦荞植株单籽粒质量与单籽粒直链淀粉含量呈极显著相关，甜荞单籽粒直链淀粉与其质量间不具有稳定关系；供试苦荞的0分枝单籽粒直链淀粉含量相对于后续发育而成的分枝具有明显的优势，而甜荞未体现此种特征。上述结果表明，苦荞在作为荞麦籽粒灌浆行为研究中更具有代表性。 （3）荞麦籽粒直链淀粉合成关键酶编码基因GBSSI同源克隆及序列分析。通过同源克隆法，分别从甜荞、苦荞、金苦荞、米苦荞中分离获得3796bp、3793bp、3794bp、3793bp的GBSSI序列，并分别命名为feGBSSI、ftGBSSI、ftcGBSSI、ftgGBSSI，软件推导的氨基酸序列分别为603AA、605AA、605AA、605AA，理论相对分子质量分别为66.71kDa、66.60kDa、66.72kDa、66.60kDa，等电点分别为7.08、8.35、8.35、7.95，不存在跨膜区以及信号肽，为亲水性蛋白。系统演化分析发现，不同来源的GBSSI被划分成三个典型的分枝。其中，本研究供试荞麦及来源于数据库的苦荞GBSSI被聚到ClusterI，在该分枝中，两种来源的苦荞以及作为苦荞变种的米苦荞关系最近，经由苦荞与金荞麦杂交后代选择而成的金苦荞紧随苦荞分枝，而系谱上关系最远的属于不同起源的甜荞，该聚类结果与栽培荞麦的系统演化关系保持一致。 通过上述研究，构建了荞麦单籽粒直链淀粉微量鉴定体系，借助该套方法实现了对栽培荞麦直链淀粉含量的种间分布、同一荞麦植株中单籽粒间直链淀粉含量的空间分布规律的初步揭示，客观反映了与产量密切相关的单子粒所含直链淀粉含量。此外，通过同源克隆法及系列生物信息学分析，初步获得了栽培荞麦直链淀粉合成关键酶控制基因的序列特征及演化特性。上述对于荞麦直链淀粉改良、荞麦种质资源的创新与利用、荞麦系统演化特征等研究提供重要参考。
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