玉米角质和粉质胚乳淀粉的发育和特性

发布时间：2023-09-13 21:38

　　胚乳是玉米籽粒的主要组成部分,包含角质胚乳和粉质胚乳。它们分别位于籽粒的外部和内部,都富含淀粉。根据角质和粉质胚乳在籽粒中的重量占比,玉米籽粒分为爆裂、硬粒型、马齿型和粉质玉米。不同类型玉米淀粉的特性已被研究报道,但同一籽粒角质和粉质胚乳淀粉的特性仅有少量报道,且有些结果相矛盾,尤其是角质和粉质胚乳淀粉特性产生差异的发育学原因尚不清楚。本研究首先以不同质地的成熟玉米籽粒为材料,查明角质和粉质胚乳的形态学特征和淀粉特性,在此基础上,以发育玉米籽粒为材料,研究并揭示角质和粉质胚乳淀粉特性产生差异的发育学原因。主要研究结果如下:1.玉米角质和粉质胚乳的形态学特征。以常规马齿型玉米郑58(Z58)、硬粒型玉米Mo17和爆裂玉米SK成熟籽粒为材料,利用树脂半薄切片法,制备完整籽粒的横切片和纵切片,原位观察和分析胚乳细胞、淀粉和蛋白在角质和粉质胚乳中的形态学特征。结果表明,籽粒不同区域胚乳细胞形态和大小具有明显差异,但它们与角质和粉质胚乳的质地没有相关性。角质胚乳包含体积较小的圆球形淀粉粒和较大的多角形淀粉粒,前者分布在亚糊粉层细胞中,排列疏松;后者分布在淀粉胚乳细胞中,排列紧密。粉质胚乳仅含有排...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
缩写说明
第一章 文献综述
    1 玉米籽粒结构和类型
        1.1 玉米籽粒结构
        1.2 玉米籽粒类型
    2 玉米角质和粉质胚乳的形态学研究进展
        2.1 胚乳细胞形态结构
        2.2 胚乳淀粉形态结构
        2.3 胚乳蛋白体形态结构
    3 玉米角质和粉质胚乳的化学组成和特性研究进展
        3.1 胚乳淀粉特性
        3.2 胚乳蛋白特性
        3.3 胚乳脂质特性
    4 玉米角质和粉质胚乳的发育研究进展
        4.1 胚乳细胞发育
        4.2 胚乳淀粉合成和积累
        4.3 胚乳贮藏蛋白合成和积累
    5 本研究拟解决的科学问题及研究目的和意义
        5.1 拟解决的科学问题
        5.2 拟采取的研究方案
        5.3 技术路线
        5.4 研究目的和意义
第二章 玉米角质和粉质胚乳的形态学特征
    1 前言
    2 材料与方法
        2.1 实验材料
        2.2 成熟完整籽粒横切片和纵切片的制备
        2.3 胚乳细胞的染色与观察
        2.4 淀粉粒的染色与观察
        2.5 贮藏蛋白的染色与观察
        2.6 胚乳细胞和淀粉粒形态学参数的测定
        2.7 数据分析
    3 结果与分析
        3.1 胚乳不同区域细胞的形态
        3.2 胚乳不同区域淀粉粒的形态
        3.3 贮藏蛋白在胚乳中的分布
    4 讨论
        4.1 角质和粉质胚乳质地与细胞形态无相关性
        4.2 角质和粉质胚乳质地与淀粉粒形态无相关性
        4.3 角质和粉质胚乳质地与蛋白含量和分布存在显著相关性
    5 本章小结
第三章 玉米角质和粉质胚乳淀粉的特性
    1 前言
    2 材料与方法
        2.1 实验材料
        2.2 籽粒组织含量的测定
        2.3 角质和粉质胚乳的分离
        2.4 胚乳淀粉的提取
        2.5 胚乳和分离淀粉的淀粉、蛋白和水份含量的测定
        2.6 淀粉形态的观察和粒度分析
        2.7 破损淀粉含量和直链淀粉含量的测定
        2.8 淀粉晶体结构的分析
        2.9 淀粉片层结构的分析
        2.10 淀粉热力学特性的分析
        2.11 淀粉酶解特性的分析
        2.12 淀粉消化特性的分析
        2.13 数据分析
    3 结果与分析
        3.1 籽粒组织含量
        3.2 胚乳和分离淀粉的淀粉和蛋白含量
        3.3 淀粉粒形态和粒度分布
        3.4 破损淀粉和直链淀粉含量
        3.5 淀粉晶体结构
        3.6 淀粉片层结构
        3.7 淀粉热力学特性
        3.8 淀粉酶解特性
        3.9 淀粉消化特性
        3.10 主成分分析
    4 讨论
        4.1 角质胚乳比粉质胚乳含有更高的蛋白和更低的淀粉含量
        4.2 角质和粉质胚乳淀粉粒的形态和大小受样品制备和测定方法影响
        4.3 角质胚乳淀粉比粉质胚乳淀粉含有较高的直链淀粉含量和较低的结晶度和片层散射峰强度
        4.4 粉质胚乳淀粉比角质胚乳淀粉抗糊化和酶水解
    5 本章小结
第四章 玉米角质和粉质胚乳淀粉的发育
    1 前言
    2 材料与方法
        2.1 实验材料
        2.2 胚乳淀粉的分离
        2.3 发育籽粒横切片的制备和染色
        2.4 淀粉粒形态学参数和充实度的测定
        2.5 直链淀粉含量的测定
        2.6 淀粉分子量分布分析
        2.7 淀粉晶体结构的分析
        2.8 淀粉片层结构的分析
        2.9 发育胚乳RNA-Seq分析
        2.10 qRT-PCR分析
        2.11 淀粉粒中GBSSI含量的测定
        2.12 淀粉粒中GBSSI活性的测定
        2.13 发育胚乳PPDK活性的测定
        2.14 数据分析
    3 结果与分析
        3.1 IE和OE淀粉的形态和积累
        3.2 IE和OE淀粉的直链淀粉含量
        3.3 IE和OE淀粉的分子量分布
        3.4 IE和OE淀粉的晶体结构
        3.5 IE和OE淀粉的片层结构
        3.6 IE和OE RNA-Seq数据的统计分析
        3.7 IE和OE差异表达基因的功能分析
        3.8 IE和OE能量代谢相关基因的表达差异分析
        3.9 IE和OE淀粉合成相关基因的表达差异分析
        3.10 IE和OE淀粉粒中GBSSI含量和活性
        3.11 IE和OE中PPDK的相对表达
        3.12 IE和OE中PPDK的活性
    4 讨论
        4.1 玉米胚乳内的养分运输影响IE和OE淀粉形态和积累
        4.2 IE缺氧减少用于淀粉合成的碳源,影响淀粉发育和积累
        4.3 OE内高表达和高活性的PPDK提高直链淀粉合成
        4.4 OE内逐渐增大的淀粉粒提高直链淀粉的积累
        4.5 OE内发育淀粉的体积增大和直链淀粉积累影响淀粉结构特性
    5 本章小结
第五章 结论与展望
    1 结论
    2 创新点
    3 展望
参考文献
附录
攻读学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3845962