无抗性选择标记转基因软米和糯稻新品系的选育及中间试验

直链淀粉含量是影响稻米品质的最重要因素之一。为培育直链淀粉含量较低的软米和糯稻新品系,在经共转化法获得的转反义Wx基因水稻自交后代中筛选获得国不含抗性选择标记基因的纯合体.对这些纯合转基因水稻的分析表明,其未成熟种子胚乳中Wx基因表达水平和成熟种子中Wx蛋白量较未转化对照有不同程度的降低。转基因水稻成熟种子中直链淀粉含量较未转化对照有不同程度的下降,2个转基因系降低至10%左右,相当于软米的直链淀粉含量,1个转基因系降到了2%以下,形成了糯稻新品系。转基因稻米中直链淀粉含量降低后,其胶稠度相应变软,而糊化温度未发生明显改变。田间试验结果表明,转基因水稻的大部分农艺性状与受体品种武香粳9号无显著差异。因此,本研究成功培育了无抗性选择标记且淀粉品质改良的转反义Wx基因水稻新品系。     

小麦Wx基因近等基因系的创制及其对直链淀粉含量、面条感官品质的影响

为明确不同Wx基因对小麦直链淀粉含量的影响以及筛选面条品质优异的基因型,以糯小麦品系Caiwx (aabbdd)为3个Wx基因隐性突变供体亲本,以扬麦01-2 (AABBDD)为轮回亲本,利用连续回交结合花粉碘染、STS标记和同工酶标记检测方法,创制了8种Wx基因纯合基因型的近等基因系,其基因型分别为AABBDD、AABBdd、AAbbDD、AAbbdd、aaBBDD、aaBBdd、aabbDD和aabbdd。利用这些基因型探讨了不同Wx基因对直链淀粉含量及面条感官品质的影响。结果表明,各系的直链淀粉含量为0.9%~24.8%,系间差异显著;糯小麦型(aabbdd)直链淀粉含量最低,双缺失型和单缺失型其次,双缺失型中aaBBdd型含量最高,单缺失型中AAbbDD型含量最低,表明Wx-B1对直链淀粉的合成作用最大。糯小麦型面条的色泽、表观、软硬度、黏性、韧性得分以及总分显著低于其他类型及轮回亲本扬麦01-2;单缺失型面条的色泽、表观得分、总分显著高于轮回亲本扬麦01-2,其中aaBBDD型面条品质表现突出,与市售优质面条粉“雪花粉”制作的面条得分相当,而其他7种基因型及轮回亲本扬麦01-2的面条评分均显著低于雪花粉。说明可以通过遗传操作Wx基因培育优质面条小麦品种。     

我国南方稻区稻米蒸煮食用品质的研究

稻米的蒸煮食用品质是由其理化性质决定的。它主要包括直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度等。米饭的质地很大程度上是由直链淀粉与支链淀粉的含量比决定的。胶稠度主要用来区分4.4%冷米胶的粘稠度。胶稠度与粘度之间呈负相关,与米饭的硬度则呈正相关。糊化温度是淀粉在热水中吸水膨胀至     

小麦Wx基因突变体的建立及其淀粉特性的研究

以小麦品种藁城8901为母本,糯麦1号为父本,用“单粒传”法构建了一个含有8种Wx基因突变类型的重组自交系群体 (RIL) 。应用改良的SDS-PAGE方法对RIL-7的Wx基因突变类型进行检测,发现在228个株系中,正常类型的株系有34个,Wx-A1突变体为26个,Wx-B1突变体为32个,Wx-D1突变体30个,Wx-A1和Wx-B1位点同时突变的有28个,Wx-A1和Wx-D1位点同时突变的有20个,Wx-B1和Wx-D1位点同时突变的为28个,3个Wx基因位点均突变的为16个。卡方测验证明,3个Wx基因位点的突变符合孟德尔遗传规律,属于质量性状遗传。田间试验表明,8种类型之间在初花期、株高和穗粒数上无显著差异,但在穗长、每穗小穗数和千粒重上Wx-A1突变型显著低于其他7种类型,而7种类型间无显著差异。淀粉特性研究表明,不同Wx蛋白缺失显著影响直链淀粉含量、淀粉糊化特性和淀粉凝胶的质构剖面分析 (TPA) 特性。正常类型的直链淀粉含量最高(20.8%),糯麦的最低(1.1%)。糯麦淀粉的峰值黏度和稀澥值较高,但其低谷黏度、最终黏度和反弹值较低,与其他缺失类型间差异达5%显著水平。凝胶的TPA测试表明,随着直链淀粉含量的降低,凝胶的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性显著降低,而黏聚性和回复性显著升高。直链淀粉含量与糊化特性的低谷黏度、最终黏度、反弹值、峰值时间和糊化温度之间正相关达1%显著水平(r=0.892~0.965),与峰值黏度、稀澥值呈1%水平负相关( r=－0.892, r=－0.945);直链淀粉含量与凝胶TPA参数的黏聚性、回复性呈极显著负相关(r=－0.928, r=－0.829),与凝胶的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性呈极显著正相关( r=0.869~0.979)。     

利用Wx基因分子标记辅助选择技术培育中等直链淀粉含量的恢复系

为培育中等直链淀粉含量的水稻恢复系,以HC086为供体亲本(其Wx基因来自美国水稻品种Francis),以优良的水稻恢复系R898、R476、R838、R6547为受体亲本,利用PCR-AccI分子标记检测技术在回交世代进行辅助选择,将供体材料控制直链淀粉的Wx基因导入到不同恢复系中。对后代株系的基因型及其直链淀粉含量的分析结果表明,直链淀粉含量普遍有了显著提高,受体亲本的直链淀粉含量由10.6-14.4%提高到了18.0-21.4%。改良株系与广占63S和Y58S的配组实验表明,F1代杂交种的直链淀粉含量较原组合有显著提高,并达到适中直链淀粉含量水平,且主要农艺性状没有发生显著改变。说明分子标记辅助选择是改良水稻品种直链淀粉含量的快速有效的方法。     

浙江省早籼稻蒸煮品质的品种、地点、品种×地点互作效应研究

以浙江省1995年早籼稻品种区域试验6个试点参试品种蒸煮品质测定结果为材料,用多元分析法探讨了糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量3个蒸煮品质的品种（基因型）效应、地点效应、品种×地点互作和蒸煮品质间的相关关系,剖析了各效应的相对重要性。分析结果表明,蒸煮品质的3个性状均以品种效应为主,而且依次以直链淀粉含量的品种间变异最大,胶稠度次之,糊化温度最小;环境对糊化温度有较大影响。相关分析显示,蒸煮品质间有相关关系,且完全来自遗传（品种）效应。     

江苏和东北粳稻稻米理化特性及Wx和OsSSIIa基因序列分析

依据地理来源和直链淀粉含量将87份供试粳稻品种(系)划分为江苏普通粳稻、东北粳稻和江苏半糯粳稻3种类型,系统比较了稻米理化性状及淀粉合成主效基因Wx和OsSSIIa序列的差异,以探究其食味品质特征及其形成的分子基础。与东北粳稻相比,江苏普通粳稻的直链淀粉含量偏低,蛋白质含量和糊化温度偏高,而胶稠度和RVA谱特征值相当。与江苏普通粳稻和东北粳稻相比,江苏半糯粳稻具有较低的直链淀粉含量、较大的胶稠度及独特的RVA谱特征。大多数性状变异系数在3种类型粳稻中均较小,仅消减值变异系数较大,说明品种(系)间的稻米回生性存在较大差异而其他性状较为一致。各性状间的相关性在3种类型粳稻中表现不尽相同,说明地理来源和品种特性影响食味品质性状间的相关程度。聚类分析将87份粳稻分为4个类群,江苏普通粳稻与东北粳稻主要分布于类群I和II,且品种间相互交错;类群III由2个江苏普通粳稻品系和1个江苏半糯粳稻(徐稻9号)组成,多数性状值位于普通粳稻与半糯粳稻之间;类群IV中均为江苏半糯粳稻。序列分析表明江苏普通粳稻和东北粳稻中Wxb基因无序列差异,而江苏半糯粳稻在Wxb第4外显子上发生G/A替换,属Wxmp等位基因型;江苏省部分粳稻品种(系)携带OsSSIIa(G-GC)等位基因,从而导致高糊化温度。     

分子标记辅助选择改良优质水稻恢复系明恢63的稻米品质

明恢63是我国育成的一个籼型三系强优势恢复系,其直链淀粉含量适中,但是糊化温度和胶稠度较差,并且仍然存在心白.从控制稻米糊化温度的alk基因和控制香味的fgr基因编码区寻找插入缺失长度多态性(insertion deletion length polymorphism,InDel)位点,并开发出InDel标记进行辅助选择育种,经回交聚合向明恢63品种导入来自中国香稻的alk和fgr等位片段,改良品系的稻米糊化温度显著降低,胶稠度升高,具有了香味,并且心白粒率得到了降低.外观品质、蒸煮食味品质得到了显著的改善.     

青稞淀粉大 中 小颗粒淀粉的分级及颗粒糊化特性的相关性研究

探讨了青稞淀粉大、中、小颗粒直径的大小及颗粒形态与直链淀粉含量的关系,以及对热力学性质的影响。结果表明,青稞淀粉颗粒的直径越大,颗粒越圆,形状越规则;直径越大的青稞淀粉颗粒,直链淀粉含量越高,颗粒大小与直链淀粉含量呈正相关;小颗粒有更高的初始温度、峰值温度和终止温度,但是糊化焓却最低,初始温度、峰值温度和终止温度与颗粒大小呈正相关,糊化焓与颗粒大小呈负相关。     

籼稻背景下导入Wx~(in)等位基因改良稻米食味和理化品质

水稻Wx~b等位基因已广泛用于籼稻的品质改良,但携带该等位基因的一些籼稻米饭往往偏软,仍需进一步改良。为明确籼稻背景下导入Wxin等位基因对稻米食味品质和理化品质的效应,分别以携带Wxin的IR64和携带Wx~b的9311为供体,以携带Wxa的籼稻SIR3611 (3611)为受体,基于分子标记辅助选择,通过杂交和连续回交的方式构建了3611背景下携带Wxin和Wx~b的近等基因系。系统比较了不同近等基因系间的农艺性状以及稻米的食味和理化品质。结果表明,近等基因系与受体亲本3611的主要农艺性状基本接近,无显著差异。NIL(Wxin)稻米的表观直链淀粉含量较亲本3611极显著下降而胶稠度极显著增加。NIL(Wx~b)稻米表观直链淀粉含量最低且与之对应的胶稠度最高。近等基因系NIL(Wxin)和NIL(Wx~b)稻米的食味值较亲本极显著提高。NIL(Wx~(in))和NIL(Wx~b)稻米的GBSSI丰度与对应的表观直链淀粉含量具有明显的正相关。稻米粉的黏滞性谱、热糊化特性和晶体结构与直链淀粉含量显著相关性。本研究为在我国籼稻品种品质改良中有效利用Wxin等位基因提供了重要依据。     

旱作对稻米蒸煮品质的影响研究

选用以IR64为受体的抗旱基因聚合杂交后代的147个新品系为材料,以水作为对照,研究了旱作对稻米蒸煮品质的影响。结果表明：总体上旱作处理下抗旱新品系的胶稠度比水作处理下低,胶稠度越高的品系,旱作胶稠度降低越大;旱作处理下的碱消值比水作的高,碱消值越高的品系,旱作和水作处理下的差别越小;旱作处理下的直链淀粉含量比水作处理下低,随着直链淀粉含量的增加,旱作和水作的差别越大,但在AC较低时,旱作条件下比水作条件下稍高。在糊化温度和直链淀粉含量两性状上,旱作对改善品质是有利的,对胶稠度不利,不过胶稠度较高的品系中也有个别品系旱作处理的胶稠度比水作的相近或稍高,这些品系有望育成抗旱新品种作为旱作品种推广。     

近等基因背景下对玉米胚乳突变基因ae的遗传效应研究

采用8个生产上常用的常规玉米自交系以及它们的ae近等基因系各组配16个组合进行裂区试验。测定等基因背景各对组合的直链淀粉含量、千粒重、小区产量及其它农艺性状。结果表明,纯合aeae的组合与同型马齿型组合相比千粒重、小区产量普遍降低而直链淀粉含量显著提高,遗传背景对ae基因的表达有重要影响,自交系和杂交种中可能     

利用基因编辑技术培育糯性水稻

为建立糯稻品种培育新体系,本试验研究了利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对Waxy(Wx)基因定向突变进而培育糯稻的效果。在Wx基因的第2、第7、第8、第10、第11和12外显子区域设计6个靶位点,构建CRISPR/Cas9基因编辑表达载体,采用农杆菌介导法将基因编辑载体转入粳稻品种哈勃601,获得11~88株转基因再生植株。突变分析表明,转基因株突变率总体偏低(0%~30.77%),仅在第2、第7和第11外显子上发生突变,以1~2 bp的插入缺失为主,都为纯合或双等位突变。5份纯合T2突变体的稻米呈蜡质状,直链淀粉含量为由亲本的15.5%降至2.0%~2.6%,接近或达到糯稻水平,其RVA谱与糯稻对照相仿,淀粉粘滞性较亲本哈勃601显著下降。上述结果表明,通过利用CRISPR/Cas9可对Wx基因进行定向突变从而获得糯性材料,但在利用该技术培育新品种时,需要选择适当的靶位点并培育较多的突变体,才能从中选到符合国家标准的糯稻品种。本研究对利用基因编辑技术培育水稻新品种提供了科学依据。     

分子标记辅助选择改良特青及其杂交稻米的蒸煮与食味品质

特青是我国育成的一个超高产籼稻常规品种，同时也可作为两系杂交稻的重要亲本，但其直链淀粉含量较高，蒸煮与食味品质较差。采用水稻蜡质基因内的一个分子标记（称为PCR-AccⅠ）进行辅助选择育种，经回交转育向特青品种导入来自中等直链淀粉含量优质籼稻的Wx基因，选育了仍保持原有亲本主要农艺性状的3个优质品系特青TT-1、特青TT-2和特青TT-3。改良品系胚乳中Wx基因表达量较改良前明显下降，直链淀粉合成大幅减少，由改良前的28.5%成功下调至15%左右的中等偏低水平。用改良品系与培矮64S所配两系杂交组合仍能保持较高的结实率及其他优异农艺性状，而杂交稻米的直链淀粉含量明显改善。直链淀粉含量降低后对亲本及杂种稻米中胶稠度等其他蒸煮食味品质的改善也有明显作用。     

50份谷子营养与食味品质的聚类和相关性分析

基于7个品质性状对50份谷子品种利用SAS9.3软件进行了聚类和相关系分析,结果表明,V_(B1)含量和胶稠度的均值较高分别为0.48 mg/100 g和112.41 mm,蛋白质含量、V_(B2)含量和硒含量分别为7.69%、0.07 mg/100 g和11.69μg/kg。16份品种的胶稠度大于120 mm,糯质、低直链淀粉和非糯类型频率分别为6%、76%和8%。品种间品质性状变异程度依次为V_(B2)含量硒糊化温度直链淀粉含量胶稠度V_(B1)含量蛋白质含量。采用最小距离法以阈值为10,将供试材料聚为9大类,其中第一、二、三类群分别包括7份、4份、33份品种,第四至第九类群各为1份品种;第一类群V_(B2)含量和胶稠度较大,第二类蛋白质含量、硒含量和胶稠度较大,第五类(公谷68)V_(B1)含量和胶稠度较大;第九类(大同34)蛋白质含量、V_(B1)含量、V_(B2)含量、硒含量和胶稠度最低,糊化温度和直链淀粉含量最高,品质较差。相关性分析表明,V_(B1)含量与V_(B2)含量和胶稠度分别呈极显著和显著正相关,相关系数分别为0.496**和0.283*;直链淀粉含量与糊化温度和蛋白质含量分别呈显著正相关和极显著负相关,相关系数依次分别为0.313*和-0.443**。     

转反义Waxy基因改良龙特甫雄性不育系品质及其育种应用

通过转反义Wx基因育成了直链淀粉含量(AC)降低的籼稻龙特甫新保持系B(wxLB1,wxLB2),并转育成了相应的新不育系新龙保A1(wxLA1)和新龙保A2(wxLA2)。考察和测定了由新不育系和原不育系与恢复系配制的杂种F1代的农艺性状、直链淀粉含量、胶稠度及RVA谱。结果表明:由wxLA1,A2配制的杂种后代直链淀粉含量和粒重极显著地低于各自对照(CK1:LA/YH559,CK2:LA/MH63),胶稠度(GC)和崩解值(BDV)则明显高于对照,并达到极显著水平。而冷胶黏度(CPV)、消减值(SBV)、峰值时间(PeT)、起浆温度(PaT)和回复值(CSV)则显著或极显著低于对照。杂种后代淀粉胶稠度和RVA特征值变异来源分析显示,GC和RVA谱特征值主要受母本影响,且都达到极显著水平。综合结果表明,选择改良籼稻龙特甫雄性不育系品质是改善杂交稻米淀粉理化和蒸煮品质的有效途径。     

水稻不同生态型品种间直链淀粉含量的变异及其遗传分析

以250个代表性水稻品种和一个籼粳交（巴利拉/南京11）DH群体为材料，研究了直链淀粉含量在不同生态型品种间的变异，以及不同品种Wx基因座不同基因型与直链淀粉含量之间的关系。结果表明，在供试的250个水稻品种中直链淀粉含量存在着明显差异，分布在9.2%~29.2%之间；用AccⅠ-PCR标记对这些品种和DH群体Wx位点基因型的检测表     

浙江省早籼稻近期区试品种（系）蒸煮品质研究

对水稻区试中多品种(系)、多年、非平衡、无重复分析值的蒸煮品质性状数据,用作者提出的统计方法作了分析。分析结果表明,“八五”期间参试的早籼稻品种(系)蒸煮品质较“七五”参试品种有所改善,高直链淀粉含量的参试品种极显著减少,低直链淀粉含量的参试品种极显著增加;软胶稠度的品种极显著增加,硬胶稠度的品种极显著减少。但多数参试品种胶稠度仍偏硬,综合蒸煮品质不佳。各蒸煮品质性状均以品种效应为主,其次是品种×年份互作效应。蒸煮品质性状的提高,首先应注意品种(系)的主效。各蒸煮品质间有极显著的相关关系,其中直链淀粉与胶稠度的负相关最明显,其次为直链淀粉与糊化温度的负相关。为克服性状相关引起的早籼稻优质育种的难度,应抓好直链淀粉与胶稠度这一主要矛盾并应广泛筛选育种种质资源。     

RNA干扰水稻SBE3基因的表达对籽粒淀粉合成及其关键酶活性的影响

为探讨RNA干扰水稻SBE3基因的表达对籽粒淀粉合成及其关键酶活性的影响,以水稻品种中花11及以其为受体的转基因株系为材料,分别检测水稻SBE3基因的表达、籽粒发育各时期淀粉合成关键酶活性变化及直链、支链淀粉相对含量。结果表明,导入的SBE3基因RNA干扰结构成功地降低了目的基因的表达,并使其酶活性在籽粒发育各时期均显著降低并提前3 d达高峰期,且不同株系间具有差异。同时也使不同发育时期籽粒的ADPG-PPase和SSS及DBE活性均不同程度地显著降低,尤其以SSS和ADPG-PPase活性峰值降幅最大。此外,两个转基因水稻株系各时期籽粒直链淀粉含量均显著高于对照,而其成熟籽粒千粒重却显著降低,直链淀粉含量越高,千粒重越轻。     

中国科学家发现决定稻米食用品质的基因调控网络

中国科学院院士李家洋领导的研究团队近日在新一期美国《国家科学院学报》上发表论文说,他们发现并解析了决定稻米食用和蒸煮品质的基因调控网络。这一研究成果将有助于开发口感更好的稻米品种。科学界此前已发现,稻米的食用和蒸煮品质主要由直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度决定,但对上述性状发挥作用的分子机制并不清楚。为此,