玉米胚乳中OPAQUE2蛋白對(duì)淀粉合成的影響.pdf

1、淀粉是玉米籽粒的主要組成部分，淀粉的總量以及直鏈淀粉與支鏈淀粉的比值與玉米的產(chǎn)量、食用品質(zhì)、工業(yè)品質(zhì)密切相關(guān)。籽粒中淀粉的合成需要ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合成酶(SSs)、淀粉分支酶(SBE)和淀粉去分支酶(DBE)等酶的協(xié)同作用。
　　OPAQUE2(O2)蛋白在玉米胚乳代謝途徑中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，本課題前期工作發(fā)現(xiàn)O2蛋白參與胚乳中淀粉的合成，本實(shí)驗(yàn)在此基礎(chǔ)上以CAL58和構(gòu)建好的o2近等基因系CAL58/o

2、2為材料，分析O2蛋白在淀粉合成途徑中的調(diào)控作用，便于未來開發(fā)更有價(jià)值的玉米。
　　本文章的主要研究結(jié)果如下:
　　1.對(duì)CAL58和CAL58/o2的籽粒進(jìn)行表型分析。與野生型飽滿的硬質(zhì)胚乳相比，o2突變體的籽粒表面皺縮，質(zhì)地較軟，胚所占的比例高，并且籽粒百粒重顯著下降;通過CAL58和CAL58/o2的亞顯微結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)材料中淀粉顆粒和蛋白體在體積、形狀、分布以及兩者的結(jié)合情況等方面差異較大;營養(yǎng)成分分析結(jié)果顯示

3、，O2基因突變后籽粒的主要營養(yǎng)成分的含量發(fā)生明顯的變化;醇溶蛋白的SDS-PAGE結(jié)果分析表明，在o2突變體中α和β-醇溶蛋白的含量明顯降低，γ-醇溶蛋白的含量較野生型有所增加。
　　2.對(duì)18DAP的玉米胚乳進(jìn)行RNA-Seq分析。共篩選到3051個(gè)差異表達(dá)基因(DEGs)，通過GO和KEGG功能分析，將DEGs富集到65個(gè)顯著的GO條目和123個(gè)代謝通路，覆蓋了物質(zhì)跨膜運(yùn)輸、次生代謝物的生物合成、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、脂質(zhì)代謝、氮

4、代謝等多種代謝途徑。淀粉代謝以及與淀粉合成密切相關(guān)的蔗糖代謝、磷酸戊糖途徑和糖酵解/糖異生途徑的Q值≤0.05，并且一些淀粉合成相關(guān)基因的表達(dá)量在o2突變體中顯著上調(diào)，因此推測(cè)O2蛋白通過調(diào)控淀粉合成相關(guān)基因的表達(dá)影響胚乳中淀粉的合成。
　　3.取10、14、18、22和26DAP的玉米胚乳，對(duì)O2基因以及淀粉合成相關(guān)基因(Sh2、Bt2、SSⅠ、SSⅢa、SSⅣ、ISA、Waxy和SBEⅡb)進(jìn)行熒光定量分析。CAL58中O2基

5、因的表達(dá)趨勢(shì)與Sh2、Bt2、SSⅠ、SSⅢa以及SSⅣ類似，在10-22DAP表達(dá)量逐漸增加，22DAP達(dá)到峰值，隨后表達(dá)量下降。在22DAP前后o2突變體中SBEⅡb、Sh2、SS、SSⅣ基因的表達(dá)量明顯高于野生型，由此推測(cè)O2轉(zhuǎn)錄因子對(duì)這些基因的表達(dá)具有抑制作用。
　　4.進(jìn)一步選取Sh2、SBEⅡb、SSⅣ、SSⅠ、SSⅢa、Waxy和ISAⅠ基因的啟動(dòng)子序列構(gòu)建報(bào)告載體，以pB42AD-O2質(zhì)粒為表達(dá)載體，進(jìn)行酵母單雜交