大小和饱满度是小麦籽粒的关键性状，籽粒的正常发育是稳产高产的基本保障。因此挖掘籽粒发育的关键基因并解析其调控机制对小麦遗传改良意义重大。目前关于小麦籽粒缺陷突变体的遗传研究报道较少，本文通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变晋麦47，获得了可稳定遗传的籽粒缺陷突变体DefectiveKernel6(Dek6)，主要研究了灌浆缺陷基因Dek6的遗传特性和生理机制，结果如下： 1.表型鉴定及生理生化特性分析：连续自交发现Dek6是一个稳定遗传的突变体。与野生型相比，突变体的株高、穗长、穗粒数等主要农艺性状无明显差异，但籽粒表现为皱缩，严重凹陷，发芽率和千粒重降低。测定不同部位和发育时期的淀粉、可溶性糖、蔗糖、蛋白质和脂质含量发现，灌浆期时，突变体旗叶中的淀粉、可溶性糖和脂质的含量均高于野生型；茎秆中淀粉含量高于野生型，而蔗糖、蛋白质和脂质含量与野生型差异不大；穗下节中的淀粉、可溶性糖和脂质含量高于野生型；籽粒中，突变体的淀粉含量低于野生型，但蔗糖含量比野生型高，脂质、蛋白质含量与野生型无明显差异，推测突变体Dek6蔗糖-淀粉代谢途径发生异常。 2.Dek6突变体细胞学观察：碘染结果显示突变体Dek6较野生型着色浅，说明Dek6胚乳淀粉含量或组成、结构发生变化。扫描电镜发现野生型胚乳由A型、B型和C型淀粉粒组成，而突变体Dek6主要由B型和C型淀粉粒组成，缺乏A型淀粉粒。2,3,5-三苯基氯化四氮唑(2,3,5-triphenyltetrazoliumchloride,TTC)染色结果显示，野生型籽粒的胚胎为深红色，内部结构清晰，而突变体籽粒的胚胎颜色较浅，胚胎结构异常，种子活力较弱。 3.遗传分析及基因定位：将突变体与不同亲本(临汾5064、科农9204、农大3338)杂交得到F2和F2:3群体。正反交子代籽粒表型一致，说明Dek6是细胞核遗传；F2后代卡方检验结果表明饱粒和瘪粒分离比符合3:1，进一步说明Dek6是由隐性单基因控制的。通过构建饱粒池和瘪粒池，利用小麦660KSNP芯片检测发现差异SNP主要富集于2B染色体上。进一步开发KASP标记，筛选了200株次级群体，通过3个重组单株将Dek6基因定于物理距离约50Mb之间，包含378个高可信度基因。 4.突变体转录组表达特性分析：对开花后21d的野生型和突变体籽粒进行转录组测序，共筛选到3732个差异表达基因，其中上调差异表达基因有2155个，下调差异表达基因有1577个。对差异基因进行GO和KEGG富集分析，发现主要富集在糖酵解/糖异生、脂肪酸生物合成、碳氮代谢等通路中。其中编码蔗糖合酶的基因在Dek6中上调，编码歧化酶(DPE)、淀粉分支酶(SBEI)和异淀粉酶(ISA)的基因下调表达，而编码可溶性淀粉合成酶(SS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、颗粒结合淀粉合成酶(GBSS)等基因没有差异。
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