小麦淀粉是重要的储藏物质,占干重的70%以上。在小麦发育初期,淀粉作为主要的能量物质被各种酶水解,为植物的生长提供代谢来源和能量供应。淀粉的水解需要多种酶的参与,其中α-淀粉酶最为重要,广泛存在于植物界、动物界和微生物界中。小麦α-淀粉酶有多种亚型,包括TaAMY1、TaAMY2、TaAMY3和TaAMY4。根据其等电点不同,可分为高等电点α-淀粉酶和低等电点α-淀粉酶。小麦萌发阶段,籽粒中α-淀粉酶表达量提高促进淀粉水解成可溶性糖。此外,α-淀粉酶与小麦穗发芽（PHS）和迟熟α-淀粉酶（LMA）及品质优劣相关。截止目前,关于α-淀粉酶怎么影响穗发芽的发生尚不完全清楚,且TaAMY1和TaAMY2水解淀粉的机制有待进一步研究。本研究在硬质小麦品种Chara中分别克隆TaAmy1、TaAmy2,并利用Bx17和Ubiquitin启动子在Fielder中过表达,解析其与LMA与穗发芽的关系。获得主要结果如下:从小麦品种Chara中克隆TaAmy1,与禾本科植物中的51条TaAmy1基因进行系统进化分析,明确TaAmy1-Chara与来自中国春的11条TaAmy1有一定的差异,但TaAMY1-Chara与中国春TaAMY1-A3序列同源性高达97.42%。以胚乳特异启动子Bx17驱动TaAmy1-Chara在Fielder中过表达,得到5个不同转基因株系,Bx17A1OEs籽粒的α-淀粉酶活性提高了20.8~229.9倍,显著提高了破损淀粉率,其中Bx17A1OE1.2、Bx17A1OE2.2和Bx17A1OE3.1叶片中高α-淀粉酶活性对淀粉和糖代谢没有影响。通过对Bx17A1OEs和LMA小麦进行比较,Bx17A1OEs的α-淀粉酶主要集中于胚乳中,而LMA小麦的α-淀粉酶主要集中于糊粉层中。Bx17A1OEs胚乳中高α-淀粉酶活性使籽粒中可溶性糖（蔗糖、α-葡萄糖基-寡糖和葡萄糖）含量提高,而LMA小麦胚乳中高α-淀粉酶活性不影响籽粒中可溶性糖含量。Bx17A1OEs和LMA小麦中高α-淀粉酶活性显著减低RVA（Rapid Visco Analyser）值,对淀粉热化学性质及直链淀粉无影响。Bx17A1OEs种子中高的可溶性糖含量减弱了种子的休眠,增强了对ABA（Abscisic acid）的不敏感性。萌发过程中,当α-淀粉酶被抑制后,淀粉降解可通过其它途径被降解。从小麦品种Chara中克隆TaAmy2,与禾本科植物中的39条TaAmy2基因进行系统进化分析,明确TaAmy2-Chara与来自中国春的9条TaAmy2有一定差异,但是TaAMY2-Chara与中国春TaAMY2-D1的氨基酸序列同源性高达99.08%。基因表达分析表明,在种子发育时期和萌发时期,TaAmy2基因的表达量主要来自于TaAmy2-A1/TaAmy2-B1/TaAmy2-D1,而其它6个TaAmy2基因几乎不表达。以玉米的Ubiquitin启动子,在小麦Fielder中过表达TaAmy2-Chara,得到3个不同的转基因株系。在UA2OEs籽粒发育时期,TaAmy2-Chara基因表达量相对于野生型提高了数百倍。成熟籽粒中,α-淀粉酶活性增加了116.7~437.6倍。籽粒中高α-淀粉酶活性导致淀粉含量下降,淀粉黏性发生改变,可溶性糖含量（主要是蔗糖和α-葡萄糖寡糖）显著提高。萌发实验表明,籽粒中高可溶性糖含量减弱了种子的休眠性,增强了对ABA不敏感性。萌发过程中,α-淀粉酶的抑制导致α-葡萄糖基-寡糖含量提高,但是不影响种子的萌发。叶片中α-淀粉酶活性的提高不会影响淀粉和可溶性糖代谢。