野生二粒小麦籽粒发育过程中硒转运代谢的网络分析

The enhancement of wheat grain selemiun (Se) content has attracted the most attention on the research area of crop biofortification in the .whole world, especially China. However, previous studies indicated that the edible part of wheat grain --- endosperm obtained lower Se content than the others. Probably this unbalanced Se distribition of wheat grain among different tissues arised from its own special structure. Therefore, the temporal dynamic study of Se translocation and mobilization for the major bottlenecks of endosperm Se accumulation should be .concerned priorly. In this study, the extreme high and low Se content lines from a Triticum dicoccoides × Triticum durum recombinant inbred line (RIL) mapping population are chosen to conduct the dynamic analysis of inorganic and organic Se content during wheat grain development among different source-sink organs and various grain tissues, certainly the key position for Se limit in endosperm will be comfirmed. Meanwhile, the amount of various amino acids and storage protein also will be determined, and further metabolic network of Se translocation and mobilization will be constructed to contribute the reasons for Se limitaion during grain endosperm.

提高小麦籽粒硒含量是中国乃至世界急需解决的生物营养强化问题之一。研究表明，小麦的主要食用部分即胚乳中的硒含量明显低于籽粒的其他部位组织，小麦籽粒中硒含量分布不均衡的现象可能是由籽粒内部的特殊组织结构造成的。因此进一步研究硒在小麦籽粒不同部位组织中的动态转运规律，找出限制硒元素向胚乳中转运的关键结构及其限制机理，是小麦硒营养强化作用的重要理论基础。本研究以野生二粒小麦与栽培小麦重组自交系群体极端籽粒硒含量家系为材料，通过对比高硒和低硒家系在籽粒发育过程中不同库源器官和籽粒内不同部位无机硒和有机硒含量的动态变化关系，发现限制硒在胚乳中积累的关键位置，同时开展以上库源器官和籽粒不同部位中的多种氨基酸成分和不同蛋白质组分含量的动态测定分析，以构建硒营养在小麦籽粒发育过程中转运的网络代谢关系，并阐明限制硒元素向胚乳转运的代谢原因，为提高小麦胚乳硒素营养水平提供理论依据。

硒是人类必需的微量元素之一，提高粮食硒含量是解决生物营养强化重要问题。小麦籽粒内部特殊组织结构造成小麦食用部分胚乳中硒含量明显低于其他部位组织。本项目以野生二粒小麦与四倍体栽培小麦重组自交系群体，筛选出含有数量性状基因座（QTL）的极端籽粒硒含量家系为研究材料，对比高低硒家系在籽粒发育过程中不同库源器官和籽粒内不同部位硒含量的动态变化，发现限制硒在胚乳中积累的关键部位，同时开展以上库源器官和籽粒不同部位中的多种营养成分的动态测定，阐明限制硒元素向胚乳转运的代谢原因，为生物强化提高小麦胚乳硒素营养水平提供理论依据和种质材料。取得的初步结果如下： . 1.土壤施硒和叶面喷硒均可显著提高小麦库源器官中硒含量，但大量硒积累分布在旗叶和颖壳中，籽粒较低。两种施硒方法均促进库源器官中微量元素、次生代谢产物和氮素营养的吸收累积，但高施硒量导致其吸收积累下降；硒对重金属元素有拮抗作用。. 2. Se 能缓解盐胁迫对硬粒小麦种子萌发和幼苗生长的伤害。低浓度 Na2SeO4 或 Na2SeO3 可提高盐胁迫下种子发芽率、发芽势和发芽指数，促进幼苗生长，但高浓度却相反，具有抑制作用；低浓度硒可改变盐胁迫下幼苗一系列生理生化指标、酶活性和光反应，提高小麦在盐胁迫下的适应性。. 3. 对小麦开花后籽粒多组分营养物质及库源器官氮素、磷素营养物质积累动态分析表明，不同小麦呈显著差异，其子粒发育中期库源器官氮、磷代谢最为旺盛。. 4. 对四倍体RILs及六倍体栽培小麦硒转运代谢的遗传及生理生化调控机理初步研究，显示出RILs在高硒处理不减产和籽粒硒含量与六倍体小麦积累相近的前提下叶片中硒含量明显要低的两大特征，致使我们选择研究硒的挥发逃逸机制。结果表明，在高硒处理下，RILs比六倍体有着显著更高的硒挥发量，说明硒的挥发逃逸机制通过有效降低 RILs 叶等器官的硒浓度，增强对硒的耐受性。接下来我们还将完成MSAP和转录后水平上相关基因的表达分析，以初步探索小麦硒转运代谢的遗传及生理生化调控机理。