水稻淀粉合成相關(guān)基因分子標(biāo)記的開發(fā)及稻米淀粉RVA譜特征與品質(zhì)性狀的相關(guān)性研究.pdf

1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，世界半數(shù)以上人口賴以為生。淀粉是稻米的主要成分，占糙米組成的90％左右，也是稻米加工品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和食味品質(zhì)的主要決定因素。其品質(zhì)改良特別是食味品質(zhì)改良已成為水稻育種的重要內(nèi)容。淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，兩類淀粉所占的比例及支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)共同決定了稻米淀粉品質(zhì)。直鏈淀粉是由Wx基因編碼的顆粒結(jié)合淀粉合成酶(GTanuleboundstarchsynthase，GBSS)以ADP-葡萄糖為底物催化合成

2、的。直鏈淀粉含量(amylosecontent，AC)是評價(jià)稻米品質(zhì)的一個重要理化指標(biāo)，與蒸煮食味品質(zhì)有著密切的聯(lián)系。但是，具有相似AC的品種，其食味品質(zhì)仍存在很大的差異，這種差異的表現(xiàn)之一就是在RVA譜的特征值上。許多研究表明：RVA譜可以用來評價(jià)稻米食味品質(zhì)，AC與RVA譜的評價(jià)相結(jié)合可以提高后代選擇的準(zhǔn)確率。支鏈淀粉由可溶性淀粉合成酶(Solublestarchsynthase，SSS)，淀粉分支酶(Starchbranching

3、enzyme，SBE)，去分支酶(Debranchingenzyme，DBE)以ADP-葡萄糖為底物協(xié)同催化合成，其中每一種酶又具有多種同工型(isoform)，因而支鏈淀粉生物合成過程相當(dāng)復(fù)雜。 目前，關(guān)于Wx基因的遺傳調(diào)控機(jī)理及其對稻米品質(zhì)的影響已有許多報(bào)道，但是關(guān)于支鏈淀粉相關(guān)基因?qū)Φ久灼焚|(zhì)的影響及它們的遺傳調(diào)控機(jī)制研究較少。隨著水稻基因組測序完成，秈稻品種93-11及粳稻品種日本晴的全基因組序列已經(jīng)公布，通過比較秈、粳亞

4、種相應(yīng)基因序列，獲得多態(tài)性區(qū)域，并基于這些多態(tài)性位點(diǎn)開發(fā)序列標(biāo)簽標(biāo)記，對飽和遺傳圖譜，圖位克隆、基因功能分析、遺傳多樣性的揭示等具有重要的作用。據(jù)此，本研究發(fā)展了淀粉合成主要相關(guān)基因的分子標(biāo)記，并分析了這些基因?qū)Φ久椎矸劾砘匦缘挠绊?。此外，還對稻米淀粉RVA譜特征與品質(zhì)性狀的相關(guān)性作了分析。主要研究結(jié)果概括如下。 1.基于水稻秈、粳亞種數(shù)據(jù)庫比對，成功開發(fā)了淀粉合成相關(guān)基因的15個分子標(biāo)記。包括Agp基因標(biāo)記2個(RB110、

5、RB120)；She1基因標(biāo)記6個(RB816、RB814、RB815、RB811、RB3828、RB2504)；She3基因標(biāo)記3個(RB821、RB822、RB823)；SSIIa基因標(biāo)記(RB924)、SSIIc基因標(biāo)記(RB925)、Iso基因標(biāo)記(RB712)與Pul基因標(biāo)記(R114/113)各一個。其中RB110、RB120、RB814、RB815、RB3828、RB821、RB822、RB823、RB712為內(nèi)含子標(biāo)記；

6、RB816、RB2504、R114/113為啟動子標(biāo)記；RB811、RB925為外顯子標(biāo)記；RB924是SSIIa基因第10外顯子下游約500bp處發(fā)展的標(biāo)記。 2.分支酶基因Sbe1與She3標(biāo)記可將供試材料劃分成16種基因型；Agp基因標(biāo)記、SSIIc基因標(biāo)記、Pul基因標(biāo)記可分別將供試材料劃分成3種基因型；SSIIa基因標(biāo)記、Iso基因標(biāo)記可分別將供試材料劃分成2種基因型。 3.根據(jù)各基因標(biāo)記所劃分的基因型，對10

7、2份非糯材料淀粉理化特征值的差異進(jìn)行方差分析。分支酶基因標(biāo)記所揭示的不同非糯材料間，各淀粉理化特征值整體上差異不顯著，說明這些標(biāo)記所揭示的分支酶基因等位性變異位點(diǎn)對非糯稻米的淀粉理化特性影響不顯著；Agp基因標(biāo)記所揭示的遺傳多態(tài)性位點(diǎn)與熱漿黏度(HPV)、冷膠黏度(CPV)、直鏈淀粉含量(AC)的變異有顯著的相關(guān)性，且基因型為ab的材料表現(xiàn)出AC相對較高的特點(diǎn)：SSllc基因(ALK)的等位性變異對不同品種稻米的糊化溫度影響顯著，表現(xiàn)出

8、基因型A＜基因型K＜基因型B的糊化溫度。 4.通過對106份水稻材料稻米外觀品質(zhì)、蒸煮理化品質(zhì)和RVA譜特征值的測定，分析了RVA譜特征值與各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系。RVA譜特征值與外觀品質(zhì)中的堊白率關(guān)系最為密切，其中堊白率與崩解值(BDV)和消減值(SBV)的相關(guān)系數(shù)分別為-0.43﹡﹡與0.40﹡﹡；RVA譜特征值與低直鏈淀粉含量(AC)的品種和糯稻品種的蒸煮理化特性相關(guān)性顯著或極顯著，與高、中等直鏈淀粉含量的品種相關(guān)性不顯著