[00138509]基于生化遗传过程的大麦籽粒蛋白质形成机理模型构建

本成果以蒙啤麦1号、蒙啤麦3号、甘啤4号和垦啤麦7号为试材,在不同地理纬度的通辽市、呼和浩特市和呼伦贝尔市设置3个试验地点,在不同氮肥处理、播期处理和密度处理条件下,研究了大麦籽粒灌浆期间叶片、茎秆、籽粒氮含量、游离氨基酸含量、蛋白质含量、谷氨酰胺合成酶基因（HvGS1）相对表达量的变化规律,分析了各器官间游离氨基酸含量与HvGS1相对表达量的相关关系以及籽粒蛋白质含量与各器官间游离氨基酸含量、HvGS1相对表达量的相关关系,探明了叶片、茎秆和籽粒等器官HvGS1相对表达量随氮肥用量的变化特征。在此基础上,构建了基于生化遗传过程的大麦籽粒蛋白质形成机理模型。 模型基于以下假说： （1）大麦籽粒蛋白质合成所需氮素, 不论是开花前贮存氮素的再分配,还是开花后新吸收同化的氮素,都以游离氨基酸的形式运输到籽粒,用于合成籽粒蛋白质; （2）籽粒灌浆期间用于形成蛋白质的底物-氨基酸,主要有两个来源：一是从根部吸收的氮素同化后产生的,二是灌浆时同化灌浆前储存在叶片、茎秆等器官的氮素后转移到籽粒来的,且同化产生的氨基酸,全部转运到籽粒中,用于形成蛋白质; （3）灌浆期间大麦从根部吸收的氮素,立即在根部同化为氨基酸,然后全部输送到籽粒中。 模型包括花后叶片游离氨基酸转运模型、花后茎秆游离氨基酸转运模型、花后根部游离氨基酸运输模型、花后籽粒蛋白质形成模型等4个子模型,以先期确定的大麦生理发育时间为时间坐标,以HvGS1相对表达量为因变量,以氮肥效应因子来修正不同氮肥水平对大麦各器官HvGS1相对表达量的影响。模型引入了叶片HvGS1潜在相对表达量、茎秆HvGS1潜在相对表达量和籽粒HvGS1潜在相对表达量等作为品种遗传参数。检验和评价结果表明,其模拟值与观测值的绝对预测误差为0.31％～0.63％,均方根误差（RMSE）为0.4828,相对均方根误差（RRMSE）为0.3706,模型效率（EF）为0.8124,剩余系数（CRM）为-0.0025,各项评价指标均显著好于笔者先期建立的大麦籽粒蛋白质预测模型。模型表现出较强的机理性、较好的预测性和可靠性。