抑制不同分支酶基因表達對稻米品質(zhì)影響的初步研究.pdf

1、淀粉是水稻胚乳中的最主要成分，其組成與結(jié)構(gòu)是決定稻米品質(zhì)優(yōu)劣和功能特性的重要因素。淀粉由直鏈淀粉與支鏈淀粉兩種成分組成，淀粉分支酶是參與淀粉合成的關(guān)鍵酶，在水稻中存在3種同工型，分別為SBEⅠ、SBEⅡa(SBE4)和SBEⅡb(SBE3)。已有研究表明SBEⅠ和SBE3主要參與了胚乳中支鏈淀粉的合成調(diào)控，并且下調(diào)表達后能夠提高表觀直鏈淀粉含量和抗性淀粉含量。SBE4主要在葉片中表達，有關(guān)其對稻米胚乳中淀粉結(jié)構(gòu)形成的作用機制并不清楚。<

2、br>　　本研究在本實驗室已對SBE1和SBE3基因功能初步研究的基礎(chǔ)上，通過RNA干擾技術(shù)分別構(gòu)建了SBE4單基因干擾載體以及SBE4與SBE1、SBE4與SBE3的雙反義載體，并通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法分別導(dǎo)入粳稻品種抗條武運粳8號和鹽稻8號中，來研究SBE4基因表達抑制后對稻米品質(zhì)的影響。另外，以本實驗室前期培育的轉(zhuǎn)SBE3-RNAi、SBE1-RNAi、Anti-SBE1/3的純合轉(zhuǎn)基因系為對照材料，系統(tǒng)地研究和比較不同SBE基因表

3、達受抑制后對稻米品質(zhì)形成和淀粉理化特性的作用，為培育新型功能性稻米提供一定依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：⑴構(gòu)建了SBE4基因的RNA干擾（RNAi）載體、SBE4與SBE1以及SBE4與SBE3的雙反義載體，并利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法導(dǎo)入到粳稻品種抗條武運粳8號和鹽稻8號中。利用PCR和葉片潮霉素抗性檢測等方法，證明目的基因已整合入轉(zhuǎn)基因水稻基因組中。對轉(zhuǎn)基因植株進行了鑒定。利用RT-PCR方法分析了SBE4基因在水稻開花后15天不同組織器官中的

4、表達特性，表明該基因在葉片、葉鞘和莖中表達量最高，在穗中表達量較低，在根中幾乎不表達。導(dǎo)入不同轉(zhuǎn)基因結(jié)構(gòu)后對轉(zhuǎn)基因水稻植株中內(nèi)源目的基因的表達產(chǎn)生了預(yù)期的抑制作用。⑵農(nóng)藝性狀調(diào)查表明SBE4、SBE1/4或SBE3/4表達下調(diào)后植株形態(tài)均未發(fā)生明顯改變，但籽粒形態(tài)和千粒重明顯變化，表現(xiàn)在籽粒堊白度增加，千粒重減小。利用掃描電鏡分析了種子橫斷面的淀粉粒結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)與親本對照相比，轉(zhuǎn)基因植株種子的淀粉顆粒形狀不規(guī)則，排列松散，淀粉粒表面多孔洞

5、。其中SBE3/4表達下調(diào)的轉(zhuǎn)基因植株籽粒淀粉結(jié)構(gòu)改變最大。⑶分析了抑制不同分支酶基因表達的轉(zhuǎn)基因植株稻米的常規(guī)理化品質(zhì)指標，表明SBE4、SBE1/4或SBE3/4表達下調(diào)后表觀直鏈淀粉含量和抗性淀粉含量均顯著升高，熱力學(xué)特性也與親本差異較大。尤其是同時抑制SBE3與SBE4、SBE1與SBE3的表達后，表觀直鏈淀粉含量和抗性淀粉含量升高明顯，前者最大;而只干擾SBE1后稻米理化品質(zhì)沒有明顯改變。由此可以看出，在水稻淀粉合成過程中，S