抑制不同淀粉分支酶表達(dá)對(duì)稻米品質(zhì)影響的比較.pdf

1、水稻(Oryza sativa L)是世界主要糧食作物之一。稻米胚乳以淀粉為主，淀粉又分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例及支鏈淀粉結(jié)構(gòu)共同決定了稻米品質(zhì)特性及其功能特性。淀粉分支酶(SBE)是參與淀粉合成的關(guān)鍵酶之一，是在淀粉合成過(guò)程中唯一引入分支的酶。水稻中淀粉分支酶有3種同工型，分別為SBEI（又名SBE1）、SBEIIa（又名SBE4）和SBEIIb（又名SBE3）。已有研究表明SBEI和SBE3主要參與了胚乳中支鏈

2、淀粉的合成調(diào)控SBE1轉(zhuǎn)移較長(zhǎng)分支鏈并且在水稻整個(gè)生育期都有表達(dá);SBE3主要在水稻胚乳支鏈淀粉合成過(guò)程中轉(zhuǎn)移短分支鏈;而SBE4主要參與葉片等營(yíng)養(yǎng)器官中支鏈淀粉合成，其在胚乳中也有少量的表達(dá)，但其對(duì)稻米理化性質(zhì)和淀粉結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理仍不清楚。在本實(shí)驗(yàn)室前期通過(guò)RNA干擾技術(shù)分別構(gòu)建了SBE4單基因干擾載體以及SBE1與SBE4、SBE3與SBE4的雙反義載體，并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法分別導(dǎo)入粳稻品種鹽稻8號(hào)中。本研究在前期基礎(chǔ)上對(duì)不同背景

3、轉(zhuǎn)基因植株開(kāi)展了分子鑒定和表達(dá)分析，并選育了含有目的基因的純合系;分析比較了不同背景純合轉(zhuǎn)基因系與未轉(zhuǎn)化親本對(duì)照稻米的理化品質(zhì)特性及淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)，目的是為稻米品質(zhì)改良和功能性稻米的選育提供參考。主要研究結(jié)果概括如下:
　　1、對(duì)實(shí)驗(yàn)室前期篩選出的不同背景轉(zhuǎn)基因純合系進(jìn)行分子鑒定與表達(dá)分析。利用潮霉素抗性檢測(cè)和PCR鑒定的方法對(duì)已有的轉(zhuǎn)基因材料進(jìn)行目的基因檢測(cè)，結(jié)果顯示目的基因已經(jīng)整合到水稻基因組中的轉(zhuǎn)基因系;利用Realtime-

4、PCR方法分析了SBE1、SBE3、SBE4基因在花后15d發(fā)育籽粒中的表達(dá)特性，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因水稻中內(nèi)源目的基因的表達(dá)量均明顯低于親本對(duì)照，而SBE1與SBE3基因的表達(dá)量與親本相比顯著下降。而SBE4基因表達(dá)量也有下降但是不如前兩個(gè)基因下降明顯，這是可能與SBE4基因本身在水稻籽粒中的表達(dá)量低有關(guān)。
　　2、導(dǎo)入SBE4-RNAi, Anti-SBE3/SBE4,Anti-SBE1/SBE4結(jié)構(gòu)對(duì)水稻外觀和理化特性影響。導(dǎo)入上

5、述轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)對(duì)水稻基本農(nóng)藝性狀如株高、分蘗數(shù)、穗長(zhǎng)和穗粒數(shù)等并無(wú)明顯影響，但對(duì)籽粒外觀和千粒重有著顯著影響，表現(xiàn)為籽粒堊白度增加、千粒重下降，尤其是籽粒厚度減小。進(jìn)而分析了轉(zhuǎn)基因稻米和親本對(duì)照表觀直鏈淀粉和抗性淀粉含量、淀粉粘滯性和熱力學(xué)特性等理化品質(zhì)。結(jié)果顯示，各轉(zhuǎn)基因水稻表觀直鏈淀粉含量和抗性淀粉含量與親本對(duì)照相比均有明顯的提高;尤其是同時(shí)抑制SBE3與SBE4表觀直鏈淀粉含量和抗性淀粉含量升高明顯;從淀粉粘滯性圖譜和熱力學(xué)特性上看

6、，轉(zhuǎn)基因稻米的糊化溫度升高、粘度下降，尤其是轉(zhuǎn)Anti-SBE3/4稻米的糊化溫度最高，表明了不同背景轉(zhuǎn)基因系抗糊化能力增強(qiáng)。
　　3、分析導(dǎo)入SBE4-RNAi，Anti-SBE3/SBE4,Anti-SBE1/SBE4結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)基因系稻米淀粉粒形態(tài)結(jié)構(gòu)特性。利用掃描電鏡分析籽粒橫斷面的淀粉粒結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因稻米籽粒內(nèi)部空隙增多，淀粉粒易出現(xiàn)裂縫，表面多孔洞，淀粉粒間排列松散、大小分布不均一、部分呈現(xiàn)圓形和卵圓形。其中SBE3/4表