水稻粉质胚乳fse3突变体的表型分析及基因定位

【目的】水稻各种类型的胚及胚乳变异突变体是解析胚发育及淀粉合成和调控路径的优良材料。研究旨在通过大规模的粉质胚乳致死突变体的基因克隆和功能鉴定,获得一系列调控胚发育及淀粉合成的关键基因,为稻米品质改良提供理论指导。【方法】从化学诱变剂N-甲基-N-亚硝基脲（MNU）处理的粳稻品种宁粳3号突变体库中,筛选到一个稳定遗传的胚乳粉质皱缩致死突变体,命名为fse3（floury and shrunken endosperm 3）。将其与9311配制杂交组合,利用F2群体中隐性极端个体进行精细定位;将种子在30℃条件下清水浸种24 h,然后在35℃黑暗条件下用TTC染色2 h检测种子活力;用体视镜观察30℃吸胀9 h后的种子胚结构;从突变体杂合植株上分离粉质成熟种子,去壳后磨成糙米粉进行理化性质分析;用扫描电镜观察成熟淀粉颗粒的结构;制备半薄切片观察发育胚乳中的淀粉颗粒结构;利用qRT-PCR测定籽粒灌浆时期的淀粉合成相关基因表达量;并通过Western-blot检测相关淀粉合成酶的蛋白积累。【结果】与野生型相比,突变体籽粒的千粒重、籽粒大小、总淀粉含量、表观直链淀粉含量等指标均降低,淀粉在尿素溶液中的膨胀能力减弱,淀粉的黏度曲线与野生型也存在显著差异,fse3突变体的最高黏度、热浆黏度、冷浆黏度以及崩解值都显著高于野生型。TTC染色表明其胚活力下降,对发育中的胚纵切片观察发现突变体没有心型胚的分化。对发育中胚乳淀粉结构进行观察,发现fse3突变体的胚乳中产生大量小而不规则排布的单淀粉颗粒,复合淀粉颗粒发育滞后。成熟种子横截面观察发现fse3突变体淀粉颗粒排列疏松,大小不均匀,颗粒间存在较大间隙。利用F2群体中分离出的22个隐性极端个体将FSE3连锁在第9染色体长臂上,随后共用1 400个极端个体将目标基因定位于228 kb的区间内,包含28个开放阅读框。qRT-PCR发现在突变体中多个淀粉合成相关基因表现出不同程度的上调和下调,Western-blot结果表明部分淀粉合成酶的蛋白积累减少。【结论】FSE3是一个新的粉质胚致死基因,基因精细定位在第9染色体228 kb的物理区间,FSE3在水稻种子胚及胚乳的发育调控中起重要作用。     

水稻发育胚乳中淀粉的积累及淀粉合成的酶活性变化

利用４个粒重相近品种（组合）,对胚乳发育期间蔗糖、可溶性糖的淀粉含量、籽粒灌浆速率及与淀粉合成有关的６个酶活性的变化进行了研究。结果表明,品种间及不同剪叶处理间强势粒的淀粉积累和酶活性差异较小,而弱势粒差异明显。蔗糖合成酶,ＡＤＰＧ焦磷酸化酶、可溶态淀粉合成酶、淀粉分枝酶（Ｑ酶）、活性的变化与灌浆速率曲线十分吻合,相关性极显,而ＵＤＰＧ焦磷酸化酶活性变化与灌浆速率曲线吻合性较差。结合态淀粉合成酶     

水稻胚乳研究进展

水稻胚乳发育是个复杂的过程,胚乳、胚和母体三者之间可能存在着一定关系。淀粉作为胚乳最主要的组成成分,其代谢与胚乳的发育有着直接的关系。目前,人们主要围绕淀粉代谢的一些关键性酶进行研究,对贮藏蛋白和脂肪合成也进行了深入研究,并开展了相关表达调控研究。随着胚乳发育和基因调控分子机制研究的深入,我国水稻的产量和品质将大大提高,以满足人们日益增长的多样化消费需求。     

水稻低直链淀粉突变体的遗传分析

水稻低直链淀粉（软米）突变体与普通水稻品种,糯稻品种杂交得Ｆ１,Ｆ２的种子,用单粒法测定了直链淀粉含量。结果表明：较高直链淀粉含量的普通水稻品种与软米突变体杂交Ｆ１的直链淀粉含量居于双亲之间,多数偏向于含量高的亲本,说明高对低为不完全显性。Ｆ２的直链淀粉含量分布明显分离为３：１的比例,表现为一对基因差异的质量性状遗传。软米突变体与糯稻品系杂交Ｆ２没有明显的分离表现,说明该突变体的低直链淀粉基因与糯     

一个新的水稻糖质胚乳突变体的表型分析与基因鉴定

从60 Co辐射诱变的Kitaake突变体库中筛选获得一个胚乳糖质皱缩的突变体M42,其糙米的粒宽、粒厚和粒重显著降低,米粉中总淀粉含量显著降低,而可溶性糖含量显著升高.突变体胚乳外周含有异形淀粉颗粒,其他部位充满糖原.突变体米粉几乎检测不到峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度和消减值.突变体种子活力降低,萌发后苗高、...     

水稻胚乳直链淀粉含量的遗传研究

本文采用单粒稻米作直链淀粉含量分析,研究了5个杂交组合稻米直链淀粉含量的遗传。结果表明:1个组合呈现WxWxWx∶WxWxwx∶Wxwxxwx∶wxwxwx=1∶1∶1∶1分离;3个组合直链淀粉含量符合3∶1分离;另1个组合无明显分离比例。并讨论了采用单粒稻米直链淀粉分析方法鉴定杂交稻杂种纯度和优质杂交稻米亲本选择原则。     

水稻淀粉胚乳细胞发育期间程序性死亡的研究

 应用透射电子显微镜观察水稻淀粉胚乳细胞核在发育期间的形态变化。结果表明,伴随淀粉胚乳发育进程,其细胞核呈现染色质凝聚这一程序性细胞死亡(PCD)的典型特征。水稻胚乳细胞还出现核变形、核膜破裂、核基质进入胞质乃至核降解形成核残体的现象,细胞核从变形到解体是以一种有序的方式进行,证实水稻淀粉胚乳的细胞死亡是程序性细胞死亡。EVANS BLUE染色结果表明,水稻淀粉胚乳细胞死亡顺序是由胚乳中部向四周扩展。随发育进程,水稻胚乳中的超氧物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性持续下降。对水稻淀粉胚乳中的DNA进行     

3类谷物胚乳淀粉体形态发育的比较

以小麦、水稻和玉米不同发育天数的颖果和成熟籽粒为试材,对这3类谷物近糊粉层、中央胚乳细胞内淀粉体的发育过程及成熟籽粒淀粉粒的形态结构进行系统观察和比较。结果表明:①随着颖果的生长,这3类谷物中央胚乳细胞淀粉体形态发生不同转变,小麦由长条形转变为不规则形,水稻由梭形向椭球形转变,玉米由圆球形转变为不规则形。②在颖果发育后期,小麦、水稻和玉米近糊粉层胚乳细胞中淀粉体体积明显小于中央胚乳。③在成熟籽粒里,小麦淀粉体分圆饼状大淀粉体和圆球状或不规则状小淀粉体,水稻淀粉体以椭球状为主,内部淀粉粒呈棱角状,少量淀粉体呈圆球状,玉米淀粉粒呈不规则状和圆球状。④小麦淀粉粒度分布范围最广,玉米次之,水稻最低;平均直径由大到小依次为玉米、小麦、水稻。⑤小麦、水稻、玉米胚乳中均存在单粒和复粒淀粉体,其中小麦和玉米以单粒淀粉体为主,水稻以复粒淀粉体为主。证明在胚乳不同部位,这3类谷物淀粉体的发育和形态上存在较多异同点。     

2个低直链淀粉含量籼稻突变体的遗传分析

对2个空间诱变低直链淀粉含量籼稻突变体XLA-1和XLA-2进行了遗传分析和分子生物学研究.结果表明:XLA-1低直链淀粉遗传特性受2对隐性基因控制,这2对基因具有连锁关系和互补作用,任何1对基因隐性纯合都将导致直链淀粉含量降低;XLA-2低直链淀粉遗传特性受1对隐性主效基因控制,该基因可能为Wx的等位基因,同时受微效基因的修饰.XLA-1和XLA-2蜡质基因(CT)n微卫星多态性与糯稻相同,但其直链淀粉质量分数分别为14.42%和11.59%,说明除Wx基因外确实还有其他影响直链淀粉含量的遗传因素,这与遗传分析结果相符.     

稻米胚乳直链淀粉含量的基因剂量效应

用不同直链淀粉含量的品种杂交获得的 F_1、F_2及亲本为材料,测定了单个胚乳的直链淀粉含量,以研究稻米胚乳直链淀粉含量的遗传。结果表明,蜡质位点的遗传由1个主效基因控制,F_1和 F_2的直链淀粉含量存在 Wx 基因剂量效应,有2个 Wx 等位基因对直链淀粉合成起着不同的作用,分离世代出现超亲个体,说明还存在修饰基因作用。     

禾谷类作物胚乳淀粉的生物合成

综述了禾谷类作物胚乳淀粉合成生化过程的近期研究进展，对淀粉合成关键酶的生理和分子生物学研究现状做了重点介绍。     

1个新的玉米半透明皱缩胚乳突变体的遗传分析及基因定位

【目的】解析半透明皱缩玉米胚乳形成机制.【方法】以纯合玉米突变体M-E-479为供试材料,通过对M-E-479籽粒进行表型鉴定、遗传分析、主要成分测定及扫描电镜观察,构建定位群体,利用图位克隆技术对突变基因进行遗传定位.【结果和结论】M-E-479突变体胚乳中脂肪含量增加,蛋白质和淀粉含量下降,淀粉粒的大小、形状、排列空间发生改变;用F2群体将突变基因定位在10号染色体SSR标记bnlg1074与umc1506之间,两标记的遗传距离约为3.6 cM,两标记的物理距离约为2.2 Mb.可见M-E-479是一个新的玉米半透明皱缩胚乳突变体,突变性状是由隐性单基因控制.     

高淀粉玉米籽粒胚乳细胞增殖与淀粉积累的关系

本试验以大田种植的高淀粉玉米品种郑单18、费玉3号和普通玉米品种郑单958、农大108为试材,研究高淀粉玉米籽粒在不同生育期胚乳细胞增殖动态及其与淀粉积累的关系。结果表明:随着灌浆期的延长,不同品种玉米粒重逐渐增加,淀粉含量呈"S"形曲线增长,玉米籽粒胚乳细胞数在授粉后20 d基本稳定,细胞增殖动态可用Richards方程W=A(1+Be-kt)-1/n模拟,决定系数达极显著水平。胚乳细胞数与玉米粒重、籽粒淀粉含量、淀粉积累量呈显著正相关。籽粒胚乳细胞平均增殖速率(Gmean)的大小、最大增殖速率出现的日期(TmaxG)和最大增殖速率(Gmax)的大小等因素共同决定了粒重的大小。     

高粱胚乳淀粉体发育研究

[目的]研究高粱胚乳细胞中淀粉体的发育情况。[方法]采用光学显微镜和电子显微镜相结合的技术观察高粱胚乳细胞。[结果]发育前期,高粱胚乳中的淀粉体主要由前质体发育形成,此时主要为单粒淀粉,少部分为复粒淀粉。发育中后期胚乳细胞中1个或多个淀粉体发生中心出现,淀粉体发生中心处有许多质体,质体以先形成环状膜结构、后积累淀粉的方式形成淀粉体,此时胚乳细胞中的淀粉主要为单粒淀粉和半复粒淀粉,也有少部分为复粒淀粉。[结论]该研究为高粱胚乳淀粉体的发生和发育方式的多样性提供了理论依据。     

2个籼稻低直链淀粉突变体淀粉合成关键酶分析

对2个空间诱变低直链淀粉突变体XLA-1和XLA-2灌浆期籽粒4种淀粉合成关键酶ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)和淀粉分支酶(SBE)的活性进行了测定.结果表明:原种籼小占与XLA-1、XLA-2的4种淀粉合成关键酶的变化趋势相似,但活性存在差别,除...     

干旱胁迫对小麦不同品种胚乳淀粉结构和理化特性的影响

【目的】全面了解干旱胁迫对小麦不同品种胚乳淀粉组成、粒度分布、糊化特性以及晶体特性的影响,揭示小麦淀粉结构与理化特性的内在关系。【方法】2013—2015年度以小麦品种京冬8(JD8)、河农825(HN825)、冀麦585(JM585)、农大211(ND211)为试验材料,设节水灌溉(W)和旱作(D)2种处理,研究干旱胁迫对小麦胚乳淀粉结构及其理化特性的影响。【结果】干旱胁迫显著抑制了小麦胚乳淀粉的积累,但对小麦淀粉直/支比的影响不显著。小麦胚乳淀粉粒体积、表面积和数目分布均呈双峰曲线变化,干旱胁迫对淀粉粒粒度分布的影响因基因型和粒径大小的不同而存在差异,其中对粒径5μm淀粉粒的表面积、数目分布影响最大。干旱胁迫未改变小麦胚乳淀粉的晶体类型,但显著提高了小麦淀粉的结晶度,对小麦淀粉X-衍射图谱中各尖峰强度的影响因品种和衍射角的不同而存在差异。干旱胁迫显著提高了小麦淀粉的低谷黏度和糊化温度,延长了糊化时间,但显著降低了小麦淀粉的峰值黏度和稀懈值,对终结黏度和回生值的影响存在基因型差异。相关分析表明,小麦胚乳淀粉结晶度与总淀粉和直链淀粉含量呈显著负相关,与支链淀粉呈显著正相关。总淀粉含量与峰值黏度呈显著正相关。直链淀粉含量与峰值黏度和稀懈值呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关。支链淀粉含量与糊化特性的相关性不显著,而淀粉直/支比仅与糊化时间呈显著负相关。小麦胚乳淀粉中粒径5μm和10μm的淀粉粒体积百分比与终结黏度和回生值均分别呈显著、极显著负相关,而粒径15μm的淀粉粒与终结黏度和回生值均呈显著正相关。小麦淀粉粒体积分布与结晶度的相关性不显著。小麦淀粉糊化峰值黏度和稀懈值与结晶度分别呈极显著和显著负相关,而糊化温度与结晶度呈显著正相关。【结论】干旱胁迫改变了小麦胚乳淀粉组分、粒度分布、结晶度及其主要糊化参数。小麦胚乳淀粉结构与晶体特性和糊化特性之间均存在明显的相关性,表明干旱对小麦淀粉结构的影响,间接影响了其理化特性,因此,可以通过调节水分条件来生产一定品质的小麦。     

薏苡仁淀粉的理化性质

对酶法制备的薏苡仁淀粉的化学组成、淀粉颗粒形貌及其理化特性进行研究.结果表明:薏苡仁淀粉中淀粉、蛋白质、脂肪和灰分的含量(干基计)分别为99.615%、0.254%、0.022%和0.105%;薏苡仁淀粉的相对密度为1.376 g.mL-1,其颗粒形状呈圆形和多边形,具有清晰可见的偏光十字,均位于颗粒的中心位置,其X-射线衍射图谱结构属于C型;薏苡仁淀粉在常温下的溶解度较低,薏苡仁淀粉糊的糊化温度为67.0-71.6℃,透光率为39.6%,具有较强的冻融稳定性,凝沉速度较慢,强酸或碱性条件下可减缓其凝沉速度,而中性条件促进其回生;Brabender粘度曲线显示,薏苡仁淀粉糊的热稳定性低于玉米淀粉糊而高于马铃薯淀粉糊,冷粘度稳定性高于玉米淀粉糊和马铃薯淀粉糊.     

水稻巨大胚突变体籽粒灌浆特性

[目的]探讨水稻巨大胚突变体千粒重下降与其籽粒灌浆特性的关系。[方法]用Richards方程对水稻巨大胚突变体MH-ge1及其野生型明恢86的籽粒灌浆过程进行拟合,对供试材料的灌浆特征参数进行分析。[结果]巨大胚突变体的起始灌浆潜势大于野生型MH86,但最大生长速率、平均生长速率均较小于野生型,且突变体的最终生长量小于野生型。[结论]突变体的籽粒灌浆特性较野生型差,从而造成巨胚稻突变体籽粒重下降。     

水稻巨大胚突变体籽粒灌浆特性

[目的]探讨水稻巨大胚突变体千粒重下降与其籽粒灌浆特性的关系。[方法]用Richards方程对水稻巨大胚突变体MH-ge1及其野生型明恢86的籽粒灌浆过程进行拟合,对供试材料的灌浆特征参数进行分析。[结果]巨大胚突变体的起始灌浆潜势大于野生型MH86,但最大生长速率、平均生长速率均较小于野生型,且突变体的最终生长量小于野生型。[结论]突变体的籽粒灌浆特性较野生型差,从而造成巨胚稻突变体籽粒重下降。