水稻籽粒淀粉突变体b438的基因初定位
胚乳中淀粉含量及理化性质是影响稻米的产量及食味品质的关键因素。利用水稻淀粉突变体，通过图位克隆方法寻找调控淀粉含量的基因，并阐明基因的作用机理，具有重要的理论及实践意义。本研究从粳稻品种W017化学诱变材料中分离到一个粉质胚乳突变体B438，并对B438进行表型分析和基因初定位，主要结果如下突变体B438籽粒的胚乳不透明；与野生型相比，B438千粒重显著下降。成熟种子扫描电镜观察表明，W017的淀粉颗粒大小均匀，排列紧密，呈多面体结构；B438淀粉粒排布较为松散。目前将B438初步定位在第9号染色体长臂上2.3Mb的区间内。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1植物材料 2
1.1.1材料来源3
1.1.2定位群体的构建3
1.2实验方法 3
1.2.1电镜扫描观察3
1.2.2种子发芽实验3
1.2.3植物DNA的提取3
1.2.4聚丙烯酰胺凝胶电泳5
1.2.5基因初定位5
2结果与分析6
2.1B438的表型分析6
2.1.1突变体种子表现为粉质、皱缩6
2.1.2成熟种子横断面扫描电镜观察6
2.1.3B438发芽迟缓、胚根发育受阻7
2.2B438的初定位8
3讨论 9
3.1B438可能含有一个未报道的新基因9
3.2B438既有粉质表型的出现，又能导致发芽迟缓、胚根发育受阻9
3.3水稻籽粒粉质突变体研究的研究意义和应用前9
致谢9
参考文献10
水稻籽粒淀粉突变体B438的基因初定位
引言
引言
水稻是全球近50%人口的主食，提供了约20%的卡路里摄入量。水稻90%产于亚洲地区，主要在发展中国家消费[1]。我国是世界第一大水稻生产和消费国，但目前我国稻米的品质较差，严重影响了粮食出口。另一方面，随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，对于稻米品
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
质的要求越来越高。因此改善和提高稻米品质，对于水稻育种具有实际的指导意义。胚乳是稻米最主要的食用部分，也是种子中淀粉和蛋白质的重要贮藏器官，胚乳中淀粉的结构与特性直接影响稻米的品质，包括营养品质,蒸煮食味品质，外观品质等。研究表明：胚乳淀粉的结构与性质受遗传机制与环境条件的共同调控[2]。因此，利用胚乳相关突变体，研究淀粉合成的分子调控机理,对于改善淀粉品质,培育优质品种具有重要的应用价值。
水稻种子胚乳主要以淀粉形式储存能量，淀粉含量占稻米干重90%左右，一方面供应种子萌发和幼苗生长发育[3]；另一方面为人类日常饮食提供初级能量成分，在工业上也有着各种各样的重要用途。淀粉的合成是糖类经过一系列淀粉合成酶催化加工，最后以直链淀粉和支链淀粉两种葡萄糖多聚物形式存储于造粉体内的过程[4]，因此造粉体发育直接影响到淀粉含量、胚乳形态、谷物产量以及蒸煮食味品质[5]。为了适应人类对水稻产量和品质的更高要求，有必要对造粉体发育和淀粉加工合成的过程进行深入的研究。在谷物中，淀粉可以在叶绿体或造粉体中通过一系列酶促反应合成，其过程是极其精密和复杂的[6]。叶片属于光合器官，淀粉颗粒位于叶绿体上，而造粉体属于非光合器官，每一个造粉体中包裹着数量不等的淀粉颗粒，两者淀粉合成过程有相同也有不同之处。叶绿体中，通过卡尔文循环固定CO2，形成3磷酸甘油酸 (3PGA)，随后转化为磷酸丙糖 (TP)，磷酸丙糖被转换为6磷酸果糖 (F6P)，接着被转变成6磷酸葡萄糖 (G6P) 和1磷酸葡萄糖 (G1P)，G1P在ADP葡萄糖焦磷酸化酶(ADPglucose pyrophosphorylase, AGPase) 作用下形成淀粉合成前体ADPG[7]。造粉体中合成淀粉的原料来自叶片中合成的或叶绿体中临时储存的淀粉降解产生的蔗糖，它通过韧皮部长距离运输至贮藏器官[8]。蔗糖在胞液中蔗糖合成酶的作用下分解为果糖和UDPG，继而形成G6P或G1P。G1P在ADP葡萄糖焦磷酸化酶 (ADPglucose pyrophosphorylase, AGPase) 作用下形成淀粉合成前体ADPG。ADPG在颗粒结合淀粉合酶 (granule bound starch synthase, GBSS)、淀粉合成酶 (soluble starch synthase, SS)、淀粉分支酶 (starch branching enzyme, SBE) 和淀粉去分支酶 (starch debranching enzyme, DBE) 的作用下合成直链淀粉和支链淀粉[9]。其中，AGPase负责提供碳链的前体物质ADPG，同时也影响直链和支链淀粉的合成。GBSS参与直链淀粉合成，SSS、SBE和DBE则主要参与支链淀粉合成[10]。除此之外，淀粉磷酸化酶 (Starch phosphorylase, Pho) 对淀粉合成和支链淀粉结构也起着重要作用[11]。水稻胚乳中淀粉积累的多少往往决定了种子的大小和重量，与产量直接相关，同时种子中直链淀粉和支链淀粉的比例直接影响着稻米的食味品质，因此研究稻米中淀粉的合成过程具有重要的应用价值[12]。
稻米品质是水稻自身遗传特性与环境条件共同作用的结果，究其根本，在籽粒灌浆过程中，源、库、流共同协同使形成碳水化合物、蛋白质和脂肪的过程(蔡一霞与徐大勇等, 2004)。我国稻米品质的评价指标有五个，包括加工品质、外观品质、蒸煮食味品质、营养品质以及卫生品质[13]。自然环境中的温度、湿度、光照条件、水稻秧苗的移栽密度、稻田的施肥情况等可以直接影响到稻米的产量和品质形成[14]。同时稻米中淀粉的含量高低以及淀粉中直链淀粉与支链淀粉含量比例高低对稻米的品质好坏都有很大的影响[15]。
本研究对化学诱变获得的粉质突变体B136，进行表型分析，且通过与南京11杂交配组得到F2群体，并通过表型鉴定挑选出粉质种子发苗，进行基因的初定位。
1 材料与方法
1．1 植物材料
1.1.1 材料来源
粳稻品种W017经MNU诱变，从后代中筛选得到粉质突变体B438，经江苏和海南多代自交繁殖，其突变特征及各方面农艺性状均已稳定。
1.1.2 定位群体的构建
2013 年南京正季，在南京土桥实验基地配制了B438/N22、B438/南京11、B438/9311共3个杂交组合用于基因定位，并按单株收获F1种子；2014年海南南繁收获F2种子，选取后代粉质表型分离相对明显的B438/南京11 F2群体用于初定位，鉴定并选取其中具有粉质表型的92个极端单株（在X线胶片观察灯箱上，籽粒胚乳表现为暗色）用于初定位。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1植物材料 2
1.1.1材料来源3
1.1.2定位群体的构建3
1.2实验方法 3
1.2.1电镜扫描观察3
1.2.2种子发芽实验3
1.2.3植物DNA的提取3
1.2.4聚丙烯酰胺凝胶电泳5
1.2.5基因初定位5
2结果与分析6
2.1B438的表型分析6
2.1.1突变体种子表现为粉质、皱缩6
2.1.2成熟种子横断面扫描电镜观察6
2.1.3B438发芽迟缓、胚根发育受阻7
2.2B438的初定位8
3讨论 9
3.1B438可能含有一个未报道的新基因9
3.2B438既有粉质表型的出现，又能导致发芽迟缓、胚根发育受阻9
3.3水稻籽粒粉质突变体研究的研究意义和应用前9
致谢9
参考文献10
水稻籽粒淀粉突变体B438的基因初定位
引言
引言
水稻是全球近50%人口的主食，提供了约20%的卡路里摄入量。水稻90%产于亚洲地区，主要在发展中国家消费[1]。我国是世界第一大水稻生产和消费国，但目前我国稻米的品质较差，严重影响了粮食出口。另一方面，随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，对于稻米品
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
质的要求越来越高。因此改善和提高稻米品质，对于水稻育种具有实际的指导意义。胚乳是稻米最主要的食用部分，也是种子中淀粉和蛋白质的重要贮藏器官，胚乳中淀粉的结构与特性直接影响稻米的品质，包括营养品质,蒸煮食味品质，外观品质等。研究表明：胚乳淀粉的结构与性质受遗传机制与环境条件的共同调控[2]。因此，利用胚乳相关突变体，研究淀粉合成的分子调控机理,对于改善淀粉品质,培育优质品种具有重要的应用价值。
水稻种子胚乳主要以淀粉形式储存能量，淀粉含量占稻米干重90%左右，一方面供应种子萌发和幼苗生长发育[3]；另一方面为人类日常饮食提供初级能量成分，在工业上也有着各种各样的重要用途。淀粉的合成是糖类经过一系列淀粉合成酶催化加工，最后以直链淀粉和支链淀粉两种葡萄糖多聚物形式存储于造粉体内的过程[4]，因此造粉体发育直接影响到淀粉含量、胚乳形态、谷物产量以及蒸煮食味品质[5]。为了适应人类对水稻产量和品质的更高要求，有必要对造粉体发育和淀粉加工合成的过程进行深入的研究。在谷物中，淀粉可以在叶绿体或造粉体中通过一系列酶促反应合成，其过程是极其精密和复杂的[6]。叶片属于光合器官，淀粉颗粒位于叶绿体上，而造粉体属于非光合器官，每一个造粉体中包裹着数量不等的淀粉颗粒，两者淀粉合成过程有相同也有不同之处。叶绿体中，通过卡尔文循环固定CO2，形成3磷酸甘油酸 (3PGA)，随后转化为磷酸丙糖 (TP)，磷酸丙糖被转换为6磷酸果糖 (F6P)，接着被转变成6磷酸葡萄糖 (G6P) 和1磷酸葡萄糖 (G1P)，G1P在ADP葡萄糖焦磷酸化酶(ADPglucose pyrophosphorylase, AGPase) 作用下形成淀粉合成前体ADPG[7]。造粉体中合成淀粉的原料来自叶片中合成的或叶绿体中临时储存的淀粉降解产生的蔗糖，它通过韧皮部长距离运输至贮藏器官[8]。蔗糖在胞液中蔗糖合成酶的作用下分解为果糖和UDPG，继而形成G6P或G1P。G1P在ADP葡萄糖焦磷酸化酶 (ADPglucose pyrophosphorylase, AGPase) 作用下形成淀粉合成前体ADPG。ADPG在颗粒结合淀粉合酶 (granule bound starch synthase, GBSS)、淀粉合成酶 (soluble starch synthase, SS)、淀粉分支酶 (starch branching enzyme, SBE) 和淀粉去分支酶 (starch debranching enzyme, DBE) 的作用下合成直链淀粉和支链淀粉[9]。其中，AGPase负责提供碳链的前体物质ADPG，同时也影响直链和支链淀粉的合成。GBSS参与直链淀粉合成，SSS、SBE和DBE则主要参与支链淀粉合成[10]。除此之外，淀粉磷酸化酶 (Starch phosphorylase, Pho) 对淀粉合成和支链淀粉结构也起着重要作用[11]。水稻胚乳中淀粉积累的多少往往决定了种子的大小和重量，与产量直接相关，同时种子中直链淀粉和支链淀粉的比例直接影响着稻米的食味品质，因此研究稻米中淀粉的合成过程具有重要的应用价值[12]。
稻米品质是水稻自身遗传特性与环境条件共同作用的结果，究其根本，在籽粒灌浆过程中，源、库、流共同协同使形成碳水化合物、蛋白质和脂肪的过程(蔡一霞与徐大勇等, 2004)。我国稻米品质的评价指标有五个，包括加工品质、外观品质、蒸煮食味品质、营养品质以及卫生品质[13]。自然环境中的温度、湿度、光照条件、水稻秧苗的移栽密度、稻田的施肥情况等可以直接影响到稻米的产量和品质形成[14]。同时稻米中淀粉的含量高低以及淀粉中直链淀粉与支链淀粉含量比例高低对稻米的品质好坏都有很大的影响[15]。
本研究对化学诱变获得的粉质突变体B136，进行表型分析，且通过与南京11杂交配组得到F2群体，并通过表型鉴定挑选出粉质种子发苗，进行基因的初定位。
1 材料与方法
1．1 植物材料
1.1.1 材料来源
粳稻品种W017经MNU诱变，从后代中筛选得到粉质突变体B438，经江苏和海南多代自交繁殖，其突变特征及各方面农艺性状均已稳定。
1.1.2 定位群体的构建
2013 年南京正季，在南京土桥实验基地配制了B438/N22、B438/南京11、B438/9311共3个杂交组合用于基因定位，并按单株收获F1种子；2014年海南南繁收获F2种子，选取后代粉质表型分离相对明显的B438/南京11 F2群体用于初定位，鉴定并选取其中具有粉质表型的92个极端单株（在X线胶片观察灯箱上，籽粒胚乳表现为暗色）用于初定位。
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