腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性对小麦K、V、T型不育系育性及籽粒形成的影响

为进一步探寻小麦不育系的不育机制和籽粒不饱满的生理机制,以冀5418核基因为遗传背景,对同核异质K、V、T型不育系叶片、幼穗和籽粒中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)活性和淀粉积累量进行了动态观测,并与各自的保持系进行了比较。在雌雄蕊原基分化期,不育系幼穗中AGPase活性较保持系高9.33～27.94μmolg-1FWh-1,差异达极显著水平(F=133.81,P<0.0001);而在四分体期,不育系幼穗中该酶活性极显著低于保持系(F=13.97～75.20,P<0.0001),差异为4.27～7.44μmolg-1FWh-1。雌雄蕊原基分化期至四分体时期,不育系叶片中AGPase活性较保持系高7.39～80.77μmolg-1FWh-1,差异极显著(F=135.76～5454.28,P<0.0001)。不育系强、弱势粒中总淀粉、直链淀粉和支链淀粉积累量、AGPase平均活性、淀粉含量及直/支比均极显著低于保持系,且这些指标均表现为强势粒显著高于弱势粒。Logistic方程显示,不育系籽粒淀粉积累量的减少主要由淀粉积累速率降低引起;籽粒AGPase活性与淀粉积累速率显著或极显著正相关(r=0.4460～0.7150,P=0.0004～0.0487);灌浆期,叶片中AGPase活性与光合速率呈负相关(r=-0.28634,P=0.2823)。因此,雄性不育的可能原因是雌雄蕊原基分化期幼穗和叶片中AGPase活性高,幼穗发育所需能量供应不足;而四分体期幼穗AGPase活性低,影响花粉中淀粉积累。不育系对籽粒AGPase活性具有明显的不良胞质效应,降低ADPG供应水平,影响淀粉的积累,以及旗叶AGPase活性对净光合速率的不良影响,是籽粒不饱满的重要原因之一。