水稻粉质突变体d188的表型鉴定与基因定位
淀粉是水稻（Oryza sativa L.）种子主要的贮藏物质。淀粉的生物合成是各种酶催化的过程，这一网络调控模型已初步建立，然而近些年来不断有新的调控淀粉合成的基因被挖掘，这有利于人们更深入地了解淀粉生物合成过程。本研究用化学诱变剂MNU诱变粳稻品种滇粳优1号(DJY)，分离和鉴定了一系列粉质突变体，其中一个稳定遗传的淀粉突变体D188，表现为种子皱缩，胚乳全部粉质，总淀粉含量、直链淀粉含量下降。将D188与籼稻品种N22构建F2分离群体，连锁分析将D188突变基因连锁在第8染色体标记N8-1和I8-2之间，进一步精细定位到标记I8-1和H112-16之间，物理距离为190 kb，这些工作将为基因克隆和功能研究奠定良好的基础。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法4
1.1材料的获得 4
1.2方法 4
1.2.1成熟种子断面的扫描电镜观察 4
1.2.2种子千粒重测定 4
1.2.3直链淀粉含量的测定 4
1.2.4突变体的SSR标记定位 4
2结果与分析 7
2.1水稻D188突变体胚乳表现严重的淀粉合成缺陷7
2.2 D188突变体胚乳细胞中复合淀粉颗粒形成受阻8
2.3 D188突变体种子组分的测定8
2.4 D188中调控淀粉合成的基因发生了变化9
2.5 D188基因的连锁分析和精细定位9
3讨论 9
3.1 D188基因突变影响种子发育过程中胚乳里层细胞复合淀粉颗粒的形成9
3.2 D188基因突变可能通过调控PHOI和MADS29影响淀粉的合成10
3.3 D188基因是一个新的未被克隆的调控淀粉合成的基因10
致谢10
参考文献 10
水稻粉质突变体D188的表型鉴定与基因定位
引言
引言
水稻不仅是世界上种植历史悠久的主要粮食作物之一，而且还是重要的单子叶模式植物，一直以来都是育种工作者的重点研究对象 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
。近几年，随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，对稻米的品质提出了越来越高的要求。淀粉是稻米籽粒最重要的组成成分，稻米品质性状的形成实质上可看作是籽粒中淀粉生物合成和积累的过程，而这一过程发生在稻米造粉体中，并在一系列酶的催化作用下形成。因此加强优质稻米淀粉合成途径及相关酶基因的研究受到了育种者的高度重视，对选育优质水稻品种至关重要。
按照不同的分类标准，可将淀粉分为不同的类型。但是最常见的是从化学成分上将淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉溶于热水,占总淀粉2030%,是由αD葡萄糖通过α1,4糖苷键连接而成的具有一定螺旋的线形结构，遇碘形成蓝色复合物；支链淀粉是高度分支的多聚物,以葡萄糖为单位,由αl,4糖苷键和位于分支点上的α1,6糖苷键共同连接形成的，遇碘显紫红色或紫色[1]，目前人们普遍接受其结构为“簇状模式”，分支有三种类型，分别称为A 链、B 链和 C 链。A 链是最外层的侧链，其还原末端通过α1,6糖苷键与内层的B链相连，A链本身不再分支；而B链和C链以α1,6糖苷键相连；C链是唯一的一条含有还原末端的分支，是支链淀粉分子的主链，每个支链淀粉分子只有一条C链[2]。
目前，水稻中已经发现一系列淀粉突变体，包括糯性(waxy, wx)、糖质(sugary, su)、粉质 (floury, flo)、皱缩(shrunken, sh)、暗色(dull, du)、心白(whitecore, wc)等类型，它们都可以作为研究水稻籽粒淀粉生物合成的理想材料。其中，Wx基因在1988年已被克隆出来[3],位于第6染色体，由13个内含子和14个外显子组成[4]，编码GBSSI蛋白。抑制Wx基因的表达,会降低GBSSI酶的活性,可使直链淀粉含量显著下降，表现为糯性。Satoh et al.于1981年通过N甲基N亚硝基脲(MNU)处理受精卵得到了一系列淀粉粉质突变体，命名为floury1floury5[56]。其中flo4，flo5，flo2都已被克隆，flo1、flo3都已被精细定位。FLO4位于第5染色体，在flo4突变体中，胚乳内部呈现粉质的状态，但外圈是正常的，淀粉粒排列松散，直链淀粉含量下降3%左右，然而总淀粉含量基本没有变化。在flo5突变体中，种子中间部分表现为粉质性状，外层无变化，中间粉质部分的扫描电镜观察显示，淀粉颗粒更小更圆，同时淀粉粒松散排布。FLO5位于第8染色体，编码OsSSIIIa，在开花后515天表达量最大[7]。FLO2位于第4染色体，含有23个外显子和22个内含子，编码一个含有功能未知的保守序列。flo2 突变体的整个种子在长度和宽度上都比较小，且都表现为粉质，电镜观察显示胚乳中淀粉粒比野生型小，排列松散[8]。FLO1位于第5染色体，FLO3位于第4染色体，且都是胚乳呈现粉质，淀粉粒排列松散。本实验室利用MNU诱变获得一系列粉质突变体，并已成功克隆一个新基因，命名为FLO6。FLO6位于第3染色体长臂，编码一个植物特异的包含CBM48结构域的蛋白，其参与水稻胚乳中复合淀粉颗粒的形成[9]。在整个种子发育过程中，flo6突变体的灌浆速率明显低于野生型。在灌浆结束后，和野生型透明的种子相比，flo6突变体呈现小而且粉质不透明的种子。利用扫描电镜观察突变体籽粒断面，还发现突变体中淀粉颗粒排列松散。目前，对于暗色基因dull1和dull3的研究较为详细。研究表明，dull1和dull3突变体的直链淀粉含量比糯米高，但是都明显低于野生型，且dull3的高于dull1的；这两个突变体中Wxb基因的premRNA的剪切效率都会降低，且都通过图位克隆的方法将dull1基因定位于第10染色体，将dull3定位于第2染色体的长臂上[1011]。另外，ae（amyloseextender）突变体中直链淀粉含量显著增加，SSSI活性显著下降。Ae基因具有剂量效应，因为胚乳为三倍体，基因型为ae ae ae的种子明显变小，种子干重只有野生型的65%，Ae Ae ae和Ae ae ae基因型的种子则略小于野生型，干重分别为野生型的99%和97%[12]。
水稻种子贮藏淀粉的合成是一系列酶促反应和复杂的调控过程，通过科学家们的研究，已经对淀粉合成调控途径有了一定程度的了解，但是完全阐明还有很长的路，目前人类还不能利用体外系统合成淀粉，说明新的参与淀粉合成的关键因子仍然需要进一步鉴定。相关研究表明，淀粉突变体一般是由单基因变化产生，因此是研究科学问题很好的材料。对突变基因进行克隆和分析，有助于了解基因的功能，从而为深入了解淀粉合成调控途径提供参考信息,这方面的研究对于提高水稻产量、品质都具有重要的意义和广阔的应用前景。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法4
1.1材料的获得 4
1.2方法 4
1.2.1成熟种子断面的扫描电镜观察 4
1.2.2种子千粒重测定 4
1.2.3直链淀粉含量的测定 4
1.2.4突变体的SSR标记定位 4
2结果与分析 7
2.1水稻D188突变体胚乳表现严重的淀粉合成缺陷7
2.2 D188突变体胚乳细胞中复合淀粉颗粒形成受阻8
2.3 D188突变体种子组分的测定8
2.4 D188中调控淀粉合成的基因发生了变化9
2.5 D188基因的连锁分析和精细定位9
3讨论 9
3.1 D188基因突变影响种子发育过程中胚乳里层细胞复合淀粉颗粒的形成9
3.2 D188基因突变可能通过调控PHOI和MADS29影响淀粉的合成10
3.3 D188基因是一个新的未被克隆的调控淀粉合成的基因10
致谢10
参考文献 10
水稻粉质突变体D188的表型鉴定与基因定位
引言
引言
水稻不仅是世界上种植历史悠久的主要粮食作物之一，而且还是重要的单子叶模式植物，一直以来都是育种工作者的重点研究对象 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
。近几年，随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，对稻米的品质提出了越来越高的要求。淀粉是稻米籽粒最重要的组成成分，稻米品质性状的形成实质上可看作是籽粒中淀粉生物合成和积累的过程，而这一过程发生在稻米造粉体中，并在一系列酶的催化作用下形成。因此加强优质稻米淀粉合成途径及相关酶基因的研究受到了育种者的高度重视，对选育优质水稻品种至关重要。
按照不同的分类标准，可将淀粉分为不同的类型。但是最常见的是从化学成分上将淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉溶于热水,占总淀粉2030%,是由αD葡萄糖通过α1,4糖苷键连接而成的具有一定螺旋的线形结构，遇碘形成蓝色复合物；支链淀粉是高度分支的多聚物,以葡萄糖为单位,由αl,4糖苷键和位于分支点上的α1,6糖苷键共同连接形成的，遇碘显紫红色或紫色[1]，目前人们普遍接受其结构为“簇状模式”，分支有三种类型，分别称为A 链、B 链和 C 链。A 链是最外层的侧链，其还原末端通过α1,6糖苷键与内层的B链相连，A链本身不再分支；而B链和C链以α1,6糖苷键相连；C链是唯一的一条含有还原末端的分支，是支链淀粉分子的主链，每个支链淀粉分子只有一条C链[2]。
目前，水稻中已经发现一系列淀粉突变体，包括糯性(waxy, wx)、糖质(sugary, su)、粉质 (floury, flo)、皱缩(shrunken, sh)、暗色(dull, du)、心白(whitecore, wc)等类型，它们都可以作为研究水稻籽粒淀粉生物合成的理想材料。其中，Wx基因在1988年已被克隆出来[3],位于第6染色体，由13个内含子和14个外显子组成[4]，编码GBSSI蛋白。抑制Wx基因的表达,会降低GBSSI酶的活性,可使直链淀粉含量显著下降，表现为糯性。Satoh et al.于1981年通过N甲基N亚硝基脲(MNU)处理受精卵得到了一系列淀粉粉质突变体，命名为floury1floury5[56]。其中flo4，flo5，flo2都已被克隆，flo1、flo3都已被精细定位。FLO4位于第5染色体，在flo4突变体中，胚乳内部呈现粉质的状态，但外圈是正常的，淀粉粒排列松散，直链淀粉含量下降3%左右，然而总淀粉含量基本没有变化。在flo5突变体中，种子中间部分表现为粉质性状，外层无变化，中间粉质部分的扫描电镜观察显示，淀粉颗粒更小更圆，同时淀粉粒松散排布。FLO5位于第8染色体，编码OsSSIIIa，在开花后515天表达量最大[7]。FLO2位于第4染色体，含有23个外显子和22个内含子，编码一个含有功能未知的保守序列。flo2 突变体的整个种子在长度和宽度上都比较小，且都表现为粉质，电镜观察显示胚乳中淀粉粒比野生型小，排列松散[8]。FLO1位于第5染色体，FLO3位于第4染色体，且都是胚乳呈现粉质，淀粉粒排列松散。本实验室利用MNU诱变获得一系列粉质突变体，并已成功克隆一个新基因，命名为FLO6。FLO6位于第3染色体长臂，编码一个植物特异的包含CBM48结构域的蛋白，其参与水稻胚乳中复合淀粉颗粒的形成[9]。在整个种子发育过程中，flo6突变体的灌浆速率明显低于野生型。在灌浆结束后，和野生型透明的种子相比，flo6突变体呈现小而且粉质不透明的种子。利用扫描电镜观察突变体籽粒断面，还发现突变体中淀粉颗粒排列松散。目前，对于暗色基因dull1和dull3的研究较为详细。研究表明，dull1和dull3突变体的直链淀粉含量比糯米高，但是都明显低于野生型，且dull3的高于dull1的；这两个突变体中Wxb基因的premRNA的剪切效率都会降低，且都通过图位克隆的方法将dull1基因定位于第10染色体，将dull3定位于第2染色体的长臂上[1011]。另外，ae（amyloseextender）突变体中直链淀粉含量显著增加，SSSI活性显著下降。Ae基因具有剂量效应，因为胚乳为三倍体，基因型为ae ae ae的种子明显变小，种子干重只有野生型的65%，Ae Ae ae和Ae ae ae基因型的种子则略小于野生型，干重分别为野生型的99%和97%[12]。
水稻种子贮藏淀粉的合成是一系列酶促反应和复杂的调控过程，通过科学家们的研究，已经对淀粉合成调控途径有了一定程度的了解，但是完全阐明还有很长的路，目前人类还不能利用体外系统合成淀粉，说明新的参与淀粉合成的关键因子仍然需要进一步鉴定。相关研究表明，淀粉突变体一般是由单基因变化产生，因此是研究科学问题很好的材料。对突变基因进行克隆和分析，有助于了解基因的功能，从而为深入了解淀粉合成调控途径提供参考信息,这方面的研究对于提高水稻产量、品质都具有重要的意义和广阔的应用前景。
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