水稻淀粉合成相关基因SSⅠ、SSⅢ-1和PUL对稻米品质的影响

可溶性淀粉合成酶基因(soluble starch synthaseⅠgene,SSⅠ)和SSⅢ-1以及极限糊精酶基因(pullulanase,PUL)是淀粉合成过程中参与支链淀粉合成的关键基因。为了研究SSⅠ、SSⅢ-1和PUL对稻米(Oryza sativa L.)品质的影响,本研究以颗粒结合淀粉合成酶基因(granule bound starch synthas,Wx)与SSⅡ-3均相同的籼型(indica)光温敏核不育系广占63S与潜力三系恢复系CG173R为亲本构建的B1C1F9株系作为供试材料,分析回交重组自交系(backcross inbred lines,BILs)各株系的蒸煮食味品质。结果表明,双亲仅在焦磷酸化酶基因大亚基基因(ADP-glucose pyrophos-phorylase large subunit ADPG,AGPlar)、分支酶3基因(starch branching enzymeⅢgene,SBE3)、PUL、SSⅠ和SSⅢ-1基因位点存在差异;SSⅠ、SSⅢ-1和PUL基因在B1C1F9株系中分离对蒸煮品质指标具有显著影响。SSⅢ-1基因在后代分离过程中,不同基因型之间碱消值(alkaline spreading value,ASV)、峰值粘度(peak viscosity,PKV)、崩解值(breakdown value,BDV)和峰值时间(peak time,Pe T)4个指标具有显著性差异;PUL基因在后代分离过程中,不同基因型之间,胶稠度(gel consistency,GC)和回复值(consistence value,CSV)具有显著性差异(P<0.05);在SSⅢ-1和SSⅠ基因同时分离的株系中,裂区试验分析表明,SSⅢ-1和SSⅠ基因的互作效应对糊化温度(gelatinization temperature,GT)的效应达极显著水平(P<0.01),对表观直链淀粉含量(apparent amylose content,AAC)、GC、PKV和ASV的效应达显著水平(P<0.05)。说明SSⅢ-1和PUL基因对稻米蒸煮食味品质的部分理化指标有显著影响,且SSⅢ-1和SSⅠ基因之间存在显著的互作效应。在相同Wx和SSⅡ-3基因基因背景下,研究稻米淀粉合成途径效应较小的基因对稻米食味品质的影响,对改良稻米蒸煮食味品质和加快稻米品质育种研究具有重要意义。     

非糯水稻的可溶性淀粉合成酶Ⅱa基因(SSII-3)对稻米淀粉黏滞性谱(RVA谱)特征的影响

稻米淀粉黏滞性谱(rice starch viscosity,RVA profile)可以比较灵敏地反映不同水稻品种间淀粉的品质差异,其遗传表现及淀粉合成相关基因(starch synthesis-related genes,SSRG)对RVA谱的影响已受到广泛重视。本研究利用籼型(Oryza sativa ssp.indica)光温敏核不育系广占63S和潜力恢复系CG132R,构建的可溶性淀粉合成酶Ⅱa基因(SSII-3)和颗粒结合淀粉合成酶基因(Wx)均存在不同等位基因的回交重组自交系作为供试材料,在WxbWxb、WxaWxb和WxaWxa基因型的遗传背景下,研究非糯水稻SSII-3基因对RVA谱特征的影响,并与Wx基因进行比较,结果表明:(1)糊化温度与RVA谱中除最高黏度(peak viscosity,PKV)之外的7个特征值显著或极显著相关,其中,与热浆黏度(hot paste viscosity,HPV)、冷胶黏度(cool paste viscosity,CPV)、回复值(consistence,CSV)、消减值(setback,SBV)、峰值时间(peak time,PeT)显著或极显著负相关,与崩解值(breakdown,BDV)、成糊温度(pasting temperature,PT)极显著正相关,说明在非糯水稻中,控制糊化温度的SSII-3基因对RVA谱特征有重要影响,并且SSII-3基因对RVA谱各特征值的影响方向与Wx基因的影响方向相反;(2)SSII-3基因对RVA谱特征值的作用受Wx基因的影响,其中,SSII-3与Wx基因的互作对HPV、CPV、CSV有显著或极显著影响;(3)特征值PT、PeT主要受SSII-3基因的影响。Wx基因是控制RVA谱特征的主效基因,SSII-3基因作为稻米糊化温度的主效基因,是对RVA谱起重要作用的另一个基因,研究Wx基因表达的非糯水稻中,SSII-3基因对RVA谱的影响及其与Wx基因的互作,对于评价稻米的蒸煮与食用品质和选育优质水稻品种具有重要的应用价值。     

水稻簇生穗控制基因ts的定位及育种利用研究

从水稻(Oryza sativa L.)育种材料广恢128、粳稻Kitaake、蜀恢955和蜀恢881的复合杂交F2群体中发现了一个簇生穗突变体,该突变体命名为TS(top-spikelet-two-grain mutant)。TS最显著的变异为穗部一、二次枝梗顶端表现为2~3个小穗簇生在一起。为了明确TS中所含簇生基因ts的遗传机理及其在水稻育种中的利用价值,本研究利用TS与G2480B(indica)杂交的F1、F2群体进行簇生性状的形态观察和遗传分析;利用3个携带有ts基因的转育纯系分析ts基因的应用前景。结果表明,F1群体表现为全部显性,F2群体出现3∶1显隐性状分离,突变性状受1对隐性单基因控制,能够稳定遗传。采用简单序列重复(simple sequence repeat,SSR)标记技术,将突变基因ts定位于第6染色体上的长臂端,位于RM20323和RM6298之间,遗传距离分别为5.1和5.6 cM。3个转育纯系中,L332在保持簇生性状的同时,与亲本G2480B相比,其产量性状无显著差异,蒸煮食味品质较优。ts基因的表达与水稻的单株穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量无显著相关性。以上结果为ts基因在水稻育种上的利用提供了一定的理论基础。