水稻淀粉合成相关基因对稻米食味品质影响的研究

论文摘要

水稻是我国乃至世界的重要粮食作物,其品质改良特别是食味品质改良已成为水稻育种的重要内容。直链淀粉含量（amylose content,AC）是决定稻米食味品质的最重要的指标,但是,直链淀粉含量相似的品种,其食味品质的差异仍然较大,鉴别这种差异的方法之一便是测定稻米的淀粉粘滞性谱（RVA谱）。许多研究表明,RVA谱可以用来评价稻米食味品质;AC与RVA谱的评价相结合可以提高后代选择的准确率。但是,这种表型选择工作十分繁重,并且,稻米食味品质的遗传特性非常复杂,因此,稻米食味品质育种的表型选择的效率是很低的。分子生物学的发展为稻米品质改良提供了有力手段,分子标记辅助选择是稻米品质改良的有效途径。食用精米的90%是淀粉,因而淀粉品质与食味品质直接关联。稻米淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成,直链淀粉由Wx基因编码的颗粒结合淀粉合成酶（Granule bound starch synthase, GBSS）以ADP-葡萄糖为底物催化合成;支链淀粉由可溶性淀粉合成酶（Soluble starch synthase, SSS）、淀粉分支酶（Starch branching enzyme, SBE）、去分支酶（Debranching enzyme, DE）以ADP-葡萄糖为底物协同催化合成,其中每一种酶又具有多种同工型（isoform）。因此,明确编码这些酶的基因与食味品质的关系,就可以根据这些基因序列（或cDNA序列）设计基因标签分子标记,发掘这些基因座的等位基因,直接用于分子标记辅助育种。基于以上考虑,我们研究了不同生态型品种间直链淀粉含量的变异及其遗传特点,并以一个回交群体（苏御糯为供体,桂朝2号为轮回亲本）和一个DH群体（巴利拉为母本,南京11为父本）为材料,研究了淀粉合成相关基因包括Wx、Sbe1、Sbe3、Sbe4、Isa、Pul、Sss1、SssII-1、SssII-3、SssIII-1、SssIII-2、SssIV-1、SssIV-2对稻米淀粉RVA谱特征的影响,表明,Wx基因是影响稻米淀粉RVA谱的最重要的

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 第1章 文献综述：稻米品质的形成和遗传改良
• 1.1 稻米的主要组分及其对稻米品质的影响
• 1.2 稻米品质的概念及其评价指标
• 1.2.1 碾磨品质
• 1.2.2 外观品质
• 1.2.3 蒸煮食味品质
• 1.2.3.1 直链淀粉含量
• 1.2.3.2 糊化温度
• 1.2.3.3 胶稠度
• 1.2.3.4 稻米淀粉粘滞性（Viscosity）
• 1.3 淀粉粒结构及其对品质的影响
• 1.3.1 淀粉粒的结构
• 1.3.2 支链淀粉的结构是影响米饭质地的重要因素
• 1.4 谷类作物胚乳的淀粉合成
• 1.4.1 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）在淀粉合成中的功能
• 1.4.2 淀粉合成酶（SSs）在淀粉合成中的功能
• 1.4.3 分支酶基因（BE）对支链淀粉结构的决定作用
• 1.4.4 DBE的潜在功能
• 1.4.5 胚乳淀粉的生物合成受蛋白质修饰的调控
• 1.5 作物遗传改良新方法—分子设计育种
• 1.6 稻米品质育种的展望
• 1.7 参考文献
• 第2章 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
• 2.0 前言
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 直链淀粉含量的测定
• 2.1.3 水稻叶片总DNA 的提取
• 2.1.4 Wx 基因座的基因型检测
• 2.1.5 统计分析方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 250 份水稻品种间直链淀粉含量的变异
• 2.2.2 Wx 基因座不同等位基因在品种资源中的分布
• 2.2.3 Wx 基因座不同等位基因的遗传效应
• 2.3 讨论
• 2.3.1 关于直链淀粉含量在不同栽培稻品种间的变异
• 2.3.2 直链淀粉含量改良的策略
• 2.4 参考文献
• 第3章 水稻淀粉合成相关基因对稻米RVA 谱特征影响的研究
• 3.0 前言
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 淀粉RVA谱的测定
• 3.1.3 淀粉合成相关基因标签分子标记的发展和基因型检测
• 3.1.4 统计方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 分子标记的发展和基因型检测
• 3.2.2 Wx 基因的效应分析
• 3.2.3 在糯性水稻中淀粉合成相关基因的效应分析
• 3.2.4 单基因置换的效应分析
• 3.3 讨论
• 3.3.1 Wx 基因对稻米RVA 谱的影响
• 3.3.2 其它淀粉合成基因对RVA 谱的影响
• 3.4 参考文献
• 第4章 水稻淀粉合成相关基因对稻米RVA谱影响的再研究
• 4.0 前言
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 植物材料与稻谷处理
• 4.1.2 RVA 谱测定（同前）
• 4.1.3 淀粉合成相关基因的电子定位
• 4.1.4 淀粉合成相关基因的基因标签分子标记的发展和基因型检测
• 4.1.5 统计分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 淀粉合成相关基因的电子定位、基因标签分子标记的发展和基因型检测
• 4.2.2 亲本及其DH 系在两个环境中RVA 谱特征的表现
• 4.2.3 淀粉合成相关基因对RVA 谱的效应
• 4.2.3.1 Wx 基因对RVA 谱的效应
• 4.2.3.2 支链淀粉合成相关基因对RVA 谱的效应
• 4.2.3.3 淀粉合成相关基因之间的互作对RVA 谱的效应
• 4.2.4 环境对RVA 谱的效应
• 4.3 讨论
• 4.3.1 淀粉合成相关基因对稻米RVA 谱的遗传效应
• 4.3.2 环境对稻米RVA 谱的影响
• 4.3.3 稻米RVA 谱特征的遗传特点
• 4.4 参考文献
• 第5章 水稻Wx 基因座的等位性变异及其与稻米直链淀粉含量的关系
• 5.0 前言
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 直链淀粉含量的测定
• 5.1.3 水稻叶片总DNA 的提取
• 5.1.4 Wx基因的等位性变异检测
• 5.1.5 统计分析方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 Wx 基因的等位性变异及其频率
• 5.2.2 Wx 基因的等位性变异与直链淀粉含量的关系
• 5.3 讨论
• 5.4 参考文献
• 第6章 水稻胚乳中支链淀粉合成相关基因座籼粳两种等位基因的转录水平的差异分析
• 6.0 前言
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 材料
• 6.1.2 方法
• 6.1.2.1 基因型检测和等基因池的构建
• 6.1.2.2 水稻胚乳总RNA 的提取
• 6.1.2.3 RT 反应
• 6.1.2.4 Real time PCR
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 PCR 反应的特异性分析
• 6.2.2 淀粉合成相关基因座上籼粳两种等位基因在转录水平上的差异分析
• 6.3 讨论
• 6.4 参考文献
• 全文的结论
• 致谢
• 攻博士读学位期间发表的学术论文目录
• 附表
• 附表 1.1 淀粉合成相关基因
• 附表 3.1 淀粉合成相关基因及其基因标签分子标记的引物序列
• 附表 3.3 Wx 基因对稻米 RVA 谱特征的效应
• 附表 3.4 非糯水稻单个基因置换对稻米 RVA 谱特征的影响
• 附表 3.5 糯性水稻单个基因置换对稻米 RVA 谱特征的影响