轉(zhuǎn)淀粉相關(guān)基因水稻的稻米品質(zhì)研究.pdf

1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，社會的發(fā)展及人民生活水平的提高使稻米品質(zhì)的改良勢在必行。稻米胚乳中主要成分是淀粉，包括直鏈淀粉和支鏈淀粉兩大類分子，直鏈淀粉的含量和比例以及支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)決定了稻米品質(zhì)。人們通常將稻米品質(zhì)分為加工品質(zhì)，外觀品質(zhì)，蒸煮與食味品質(zhì)以及營養(yǎng)品質(zhì)，其中研究最多的是蒸煮與食味品質(zhì)，衡量指標(biāo)有直鏈淀粉含量(AC)，膠稠度(GC)和糊化溫度(GT)。 淀粉合成是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過程，中間涉及到一系列不同的酶

2、，主要有四大類：葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)、淀粉合成酶(SS)、淀粉分支酶(SBE)和淀粉去分支酶(DBE)。AGP是淀粉合成的限速酶，決定著稻米胚乳中淀粉的含量，而SS、SBE和DBE則主要負(fù)責(zé)形成結(jié)構(gòu)各異的支鏈淀粉分子。每一種酶都有很多同工型，在不同的機(jī)體中發(fā)揮著不同的作用，它們之問存在著一定的平衡關(guān)系，一旦失衡，則出現(xiàn)不同變異程度的突變體。因此，人們便通過各種分子操作手段來對稻米品質(zhì)進(jìn)行遺傳改良，如構(gòu)建某個(gè)基因的正義或反義結(jié)構(gòu)，R

3、NA的干涉載體等，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法導(dǎo)入到水稻品種中。 本實(shí)驗(yàn)即利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將與淀粉合成相關(guān)基因(GBSSⅡ、Sbe3、SSⅠ、SSⅡ、Wx、PUL和ISA)的反義和RNA的干涉載體導(dǎo)入到水稻同本晴中，對所獲得的轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行了分子檢測和篩選，并進(jìn)一步分析了各個(gè)基因型的品質(zhì)效應(yīng)。主要結(jié)果如下： 1) 通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將與淀粉合成相關(guān)基因的反義結(jié)構(gòu)和RNA的干涉載體(13個(gè))導(dǎo)入到日本晴中，獲得了不同轉(zhuǎn)化效率的轉(zhuǎn)基因植

4、株，最高為80％，最低為15％。對所獲得轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行分子檢測，表明外源基因已經(jīng)成功轉(zhuǎn)化到受體品種中，陽性率在40％～50％； 2) T<,1>代植株的潮霉素抗性分析表明，外源基因在轉(zhuǎn)基因植株后代中大部分株系以單拷貝插入，呈3：1分離，符合孟德爾遺傳分離規(guī)律；而轉(zhuǎn)SBE3-anti和部分Wx-RNAi的株系都偏離3：1； 3) 對五個(gè)基因的T<,2>代種子的發(fā)芽試驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)入的外源基因都能夠在后代中穩(wěn)定遺傳，并從中篩選了

5、較多的純合株系； 4) 對轉(zhuǎn)Wx-RNAi，SSⅡ-3-RNAi，SBE3-anti，PUL-RNAi五個(gè)基因的T<,2>代純合株系的品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)：所有株系直鏈淀粉含量都有不同程度的降低，大部分達(dá)到了極顯著水平，膠稠度趨向更軟，其中轉(zhuǎn)SSⅡ-3-RNAi的株系的糊化溫度顯著降低(堿消值變大)；SSⅠ基因被抑制后，直鏈淀粉含量與對照相比有了顯著提高，膠稠度卻也變的更軟了，最長竟達(dá)到了81mm。 5) 創(chuàng)制了不同GC、AC和