应用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得高直链淀粉水稻种质

【目的】通过CRISPR/Cas9基因编辑技术遗传改良水稻种质,创制高直链淀粉新材料。【方法】以水稻品种中花11为试验材料,利用CRISPR/Cas9编辑系统对水稻淀粉分支酶（Starch branching enzymes, SBE）基因OsSBE3进行靶向编辑,利用PCR技术鉴定无标记纯合突变体,并测定其淀粉含量。【结果】T0代获得10株突变体株系,T1代获得5个无标记纯合突变株系,其中4个株系（sbe3-22-6、sbe3-25-3、sbe3-25-4、sbe3-25-6）的直链淀粉含量和淀粉直支比显著高于野生型。【结论】本研究创制了高直链淀粉含量的水稻新种质,为水稻品质改良提供了参考。     

玉米淀粉分支酶基因启动子的克隆及生物信息学分析

[目的]为了研究不同淀粉含量的启动子之间是否有差异及对直链淀粉合成途径是否有影响.[方法]以常规玉米叶片基因组DNA为模板,利用NCBI网站公布的高直链玉米淀粉分支酶基因(Zea mays starch branching enzyme IIb,SBEIIb)序列设计引物,通过PCR反应扩增出常规玉米淀粉分支酶基因的启动子序列,将该扩增片段与T载体连接后测序,并与高直链玉米淀粉分支酶基因启动子的序列进行比较分析.[结果]结果表明:玉米淀粉分支酶基因启动子与公布的启动子序列同源性高达99.3%,序列差异Pi值为0.007 16,该差异主要是SNP(单核苷酸多态性)和Indel(插入/缺失)造成的,推测该差异可能会影响到淀粉分支酶基因的表达,是造成玉米直链淀粉含量差异的因素之一.[结论]该研究为深入了解玉米直链淀粉合成机理提供了重要依据.     

利用CRISPR∕Cas9技术编辑水稻丙酮酸磷酸双激酶基因PPDK

采用CRISPR/Cas9技术,以水稻丙酮酸磷酸双激酶基因PPDK为靶基因,构建载体,用农杆菌介导的方法转化粳稻品种'嘉花1号',获得1个碱基A缺失的编辑突变植株ppdk3.该突变体米粒的胚乳为白色粉质,其淀粉颗粒变小,结构松散,I-KI染色溶液颜色明显比野生型浅,直链淀粉含量下降约5％,抗性淀粉含量略有增加.与野生型...     

快中子辐射对泰国水稻品种Jao Hom Nin直链淀粉含量和支链淀粉结构的影响（摘要）

[目的]研究快中子辐射对稻米直链淀粉含量和支链淀粉结构的影响。[方法]对泰国水稻栽培品种JaoHomNin的辐射M4代进行了直链淀粉含量和直链淀粉结构测定与分析。[结果]快中子辐射可以改变稻米的直链淀粉含量,从而获得直链淀粉含量较高的变异个体,也可以获得直链淀粉含量较低,甚至接近糯稻水平的突变后代,但是快中子辐射对稻米的支链淀粉的结构基本上没有影响。[结论]为利用快速中子辐射筛选不同直链淀粉含量的水稻品种,以满足不同人类消费群体的食味嗜好和不同稻米制品深加工提供参考依据。     

快中子辐射对泰国水稻品种Jao Hom Nin直链淀粉含量和支链淀粉结构的影响

[目的]研究快中子辐射对稻米直链淀粉含量和支链淀粉结构的影响。[方法]对泰国水稻栽培品种Jao Hom Nin的辐射M4代进行了直链淀粉含量和直链淀粉结构的测定与分析。[结果]快中子辐射可以改变稻米的直链淀粉含量,从而获得直链淀粉含量较高的变异个体,也可以获得直链淀粉含量较低,甚至接近糯稻水平的突变后代,但是快中子辐射对稻米支链淀粉的结构基本上没有影响。[结论]为利用快中子辐射筛选不同直链淀粉含量的水稻品种,以满足不同人类消费群体的食味嗜好和不同稻米制品深加工提供了参考。     

水稻大粒种质淀粉积累特性研究

[目的]为合理利用水稻大粒种质提供理论依据.[方法]以水稻大粒种质31C122、31C125(千粒重近50 g)和常规水稻品种吉玉粳、赋育333为材料,对其籽粒中糖分和淀粉的积累过程进行对比研究.总糖含量采用苯酚-硫酸法测定,用不同浓度的葡萄糖标准溶液绘制标准曲线.总淀粉含量采用硫酸-蒽酮法测定[10],用不同浓度的葡萄糖标准溶液绘制标准曲线.直链淀粉含量采用农业部颁布的标准法测定.支链淀粉含量=总淀粉含量-直链淀粉含量.以淀粉积累量W为依变数,开花后天数t(开花日为0)为自变数,应用Logistic方程对淀粉积累过程进行拟合.[结果]供试材料弱势粒总糖含量高于强势粒,且强势粒总糖含量峰值均出现在花后10 d,大粒种质总糖含量低于常规品种;强势粒总淀粉含量高于弱势粒,常规品种总淀粉含量高于大粒种质;供试材料各粒位支链淀粉含量高于直链淀粉,大粒种质直链淀粉含量低于常规品种;大粒种质强势粒总淀粉积累高峰较常规品种强势粒有所推迟,弱势粒总淀粉积累高峰较常规品种有所提前;大粒种质强势粒总淀粉活跃积累期长于常规品种强势粒.[结论]大粒种质的品质好于常规水稻品种.     

双波长分光光度法测定烟叶中直链淀粉和支链淀粉含量的研究

[目的]检测初摘烟叶中直链淀粉和支链淀粉的含量.[方法]采用双波长分光光度法,选择直链淀粉检测波长为462和610nm,支链淀粉检测波长为516和728 nm.根据标准样品的回归方程,可得到直链淀粉和支链淀粉的含量.[结果]直链淀粉的最大吸收波长为610 nm,支链淀粉的最大吸收波长为516 nm,在烟叶中含量分别为6.34％和20.41％.[结论]双波长分光光度法检测直链淀粉和支链淀粉操作简单,结果迅速,可用作批量检测.     

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-Accl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.     

用转基因技术培育水稻软米品种

通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefacients)介导的方法,进行水稻反义蜡质基因的遗传转化,获得水稻转基因植株.经PCR分子检测,转基因植株均为阳性.对T2代单株的直链淀粉含量测定,获得了直链淀粉含量在14%以下的单株,经T3株系不同单株的直链淀粉含量测定得到了稳定的软米株系,证明反义蜡质基因的转化对降低稻米直链淀粉含量有效.这对稻米淀粉品质改良,丰富水稻种质资源有积极作用.     

双波长法测定谷类和豆类作物籽粒中直链和支链淀粉的含量

[目的]采用双波长法同时测定谷类和豆类作物籽粒中直链和支链淀粉的含量.[方法]由直链淀粉-碘、支链淀粉-碘复合物的吸收光谱,确定直链和支链淀粉的波长对分别为495、565、530和654 nm,将其代入回归方程,可求出样品中直链和支链淀粉的含量.[结果]直链淀粉的浓度在 0～80 mg/L、支链淀粉的浓度在0～400 mg/L有很好的线性关系,即符合比耳定律.[结论]双波长法可以有效地消除吸收池和试剂等因素引起的误差,具有准确度高等特点,用该方法测定直链和支链淀粉的含量得到了很好的结果.     

籼稻米直链淀粉含量的遗传及其基因剂量效应

采用5×5完全双列杂交设计,利用Du-7型分光光度计多组份分析程序,单粒分析了5个直链淀粉含量不同的水稻品种(含1个糯稻)的F_1直链淀粉含量及其基因剂量效应,以及7个正反交F_2,B_1F_1,B_2F_1分离世代直链淀粉含量的遗传。结果表明:正反交F_1直链淀粉含量基本处于双亲之间,直链淀粉含量随基因剂量效应增加而增加。F_1主要表现为第一,第三剂量显著或极显著增加直链淀粉含量。基因剂量效应还明显存在于F_2,B_1F_1,B_2F_1各分离世代,且直链淀粉高含量对低含量或对糯性均表现为单一不完全显性基因遗传,还可能受一些微效基因或修饰因子影响。直链淀粉极低含量对低含量可能受单一不完全显性基因控制,也可能表现为多基因控制的数量遗传。     

利用CRISPR/Cas9技术创制糯稻种质

基因组编辑技术已成为分子育种的重要手段。本研究利用CRISPR/Cas9系统,以直链淀粉含量合成基因Waxy(Wx)为编辑对象,构建敲除载体,利用农杆菌介导法转化优质粳稻品种圣稻22,共获得了20个T₀代转化株系,测序结果表明16个株系实现了对Wx基因的定点编辑,突变率为80%,纯合及双等位率为20%。稻米外观品质检测表明13个株系外观呈现糯稻表型,直链淀粉含量测定表明有3个株系的直链淀粉含量降至2.0%以下。可见,利用CRISPR/Cas9系统可以快速改良水稻品种的直链淀粉含量目标性状,在品种的定向改良方面具有巨大的潜力。     

水稻低直链淀粉含量相关基因研究及其在育种中的应用

水稻直链淀粉含量作为水稻重要的品质性状之一,一直是水稻研究热点。低直链淀粉含量的稻米,其米饭口感好,冷不回生,有弹性且膨胀性好,广受消费者青睐。综述了近年来水稻直链淀粉含量的遗传机理、基因定位及克隆等方面的研究工作,并对水稻低直链淀粉含量的育种研究和应用进行了展望。     

水稻杂种直链淀粉含量的遗传分析

本试验在单粒测定直链淀粉含量的条件下,对水稻杂种F_1,F_2、F_3种子进行直链淀粉含量遗传模式的探讨。结果表明:基因剂量效应仅存在部分组合。在高、中直链淀粉含量籼稻/低直链淀粉含量籼稻正反交组合中,高、中直链淀粉含量对低直链淀粉含量表现为完全显性,F_2为3:1分离,受一对基因控制。部分超亲分离表明可能还受修饰基因的影响。     

水稻低直链淀粉含量基因育种利用的研究进展

 胚乳的直链淀粉含量是影响稻米品质的主要因素。直链淀粉含量在5%～15%之间的低直链淀粉水稻,具有米饭柔软、外观油润光泽、冷不回生、膨化性好等特点,不仅成为人们直接煮食的特优稻米,也是加工方便调理米饭、膨化食品和米类点心的上等原料。在概述水稻低直链淀粉含量突变体及其基因的主要类型、遗传规律、分子机理和育种利用现状的基础上,重点对功能糖组学时代的低直链淀粉含量水稻遗传育种的研究方向进行了探讨,提出今后应进一步加强低直链淀粉含量资源的筛选、鉴定和创新,探明低直链淀粉含量突变的分子机理,并加快Wx非等位的低直链淀粉     

软米直链淀粉含量的遗传分析

利用引物484／485和CAPs标记PCR-AccI对软米直链淀粉含量进行DNA分子标记检测表明,软米直链淀粉含量的遗传受一个与Wx基因非等位的基因控制。遗传分析表明,软米低直链淀粉含量对高直链淀粉含量为隐性,表现为单基因遗传。为软米直链淀粉含量基因的定位以及利用奠定了基础。     

粳稻杂种后代直链淀粉含量遗传变异与选择

利用稻米直链淀粉含量相近的 6个粳稻品种 ,以 Griffing双列杂交方法 4配制 15个杂交组合 ,对 F2 及 F3直链淀粉含量的遗传变异与选择进行了分析。结果表明 ,F2 与 F3各组合籽粒直链淀粉含量平均值间以及 F2 与 F3各组合籽粒直链淀粉含量方差之间的相关均不显著 ;F2 单株直链淀粉含量均呈单峰分布 ,双亲之间并无主效基因的差异 ,单株直链淀粉含量的变异主要是微效基因的作用及环境影响所致 ;直链淀粉含量在杂种后代中不仅同组合内的株间有广泛的变异 ,而且在同一植株上的不同籽粒间也有广泛的变异 ,并且都出现超亲变异 ;在同一个杂交组合中 ,高直链淀粉含量植株上出现低直链淀粉含量籽粒的比例小于低直链淀粉含量植株上出现低直链淀粉含量籽粒的比例 ;以降低直链淀粉含量为目标的粳稻品种间杂交育种 ,应根据单株混合样的测定结果选择低直链淀粉含量的单株 ,而不宜选择单粒。     

上海和韩国粳稻品种米质特性比较

利用6个上海粳稻品种和9个韩国粳稻品种进行了品质特性比较分析。结果表明,上海和韩国品种间的粒宽、长宽比、穗着粒密度、直链淀粉含量、蛋白质含量和碱消值均呈显著的差异,上海水稻品种比韩国水稻品种粒型较细长,穗着粒密度高,直链淀粉含量、蛋白质含量和碱消值高,但食味值和淀粉谱特性则相反,韩国水稻品种的食味值和淀粉谱特性中的最高粘度值、最终粘度值和下降粘度值显著高于上海水稻品种。水稻品质特性间相关分析结果表明,食味值与直链淀粉含量,蛋白质含量和穗着粒密度呈极显著负相关,而与最高粘度值和下降粘度值呈显著的正相关。直链淀粉含量和蛋白质含量与最高粘度值、最低粘度值和最终粘度值均呈极显著的负相关。由此认为,通过育种手段降低直链淀粉含量和蛋白质含量,改进穗型和粒型结构,并在栽培措施上降低氮肥施用量是提高上海水稻品质的有效途径。     

近红外光谱技术辅助选择水稻食味品质育种

以江苏沿海地区农业科学研究所选育的120份水稻育种材料为对象,利用FOSS Analytical A/B近红外品质分析仪测定了水稻精米样品中水分、直链淀粉含量、蛋白质含量以及对应的食味值。相关分析结果表明,在杂交籼稻和常规粳稻中,水分含量与食味值之间呈现负相关,但不显著;而蛋白质含量和直链淀粉含量与食味值之间呈极显著负相关,相关系数分别为-0.403、-0.922和-0.593、-0.857,且蛋白质含量与直链淀粉含量呈显著负相关。以上结果表明,稻米中水分含量对水稻食味品质的影响甚小,而在一定范围之内通过降低蛋白质和直链淀粉的含量,能够明显提高水稻稻米的食味品质,这为水稻育种家在选育优质食味品质的水稻品种提供了科学依据。     

水稻大粒种质淀粉积累特性研究

[目的]为合理利用水稻大粒种质提供理论依据。[方法]以水稻大粒种质31C122、31C125（千粒重近50g）和常规水稻品种吉玉粳、赋育333为材料,对其籽粒中糖分和淀粉的积累过程进行对比研究。[结果]供试材料弱势粒总糖含量高于强势粒,大粒种质总糖含量低于常规品种;强势粒总淀粉含量高于弱势粒,常规品种总淀粉含量高于大粒种质;供试材料各粒位支链淀粉含量高于直链淀粉,大粒种质直链淀粉含量低于常规品种;大粒种质强势粒总淀粉积累高峰较常规品种强势粒有所推迟,弱势粒总淀粉积累高峰较常规品种有所提前;大粒种质强势粒总淀粉活跃积累期长于常规品种强势粒。[结论]大粒种质的品质好于常规水稻品种。