稻米淀粉理化性质的研究及通过基因工程提高稻米直链淀粉含量

发布时间：2017-09-14 01:20

  本文关键词：稻米淀粉理化性质的研究及通过基因工程提高稻米直链淀粉含量

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【摘要】：改良稻米的蒸煮食用品质已成为近年来我国水稻研究的热点和重点,稻米的蒸煮食用品质主要由直链淀粉含量(AC)决定。为了提高直链淀粉含量,目前主要通过两种途径：第一,诱导淀粉合成相关基因突变,从中选择高直链淀粉含量的突变体；第二,利用转基因的方法人工调控淀粉合成相关基因的表达,从而改变稻米淀粉的结构和组成,最终培育符合生产需求的水稻新品种。为了改良并提高现有水稻品种的直链淀粉含量,我们主要进行了以下几方面的研究,主要研究结果如下：1.本研究分别测定了5个不同AC品种稻米籽粒淀粉的理化性质,结果表明它们籽粒淀粉颗粒特征和糊化温度都不相同。接下来我们对它们发育种子(开花后3、5、7天)的10个淀粉合成关键基因进行了Q-PCR检测,结果表明,Wx、RBE1和RBE3在水稻发育中的种子中表达丰富且在不同品种间差异较大,其中Wx基因在发育中胚乳的表达丰度与AC值的大小呈正相关。2.本实验室从通过Tilling筛选和基因测序一批经EMS诱变后的中花11的突变体群体,鉴定出一个在BE Ⅱa (RBE4)基因的第四个外显子上有一个G到A的单碱基突变的纯和突变体,这个碱基的改变导致此处的氨基酸由丝氨酸(S)变为了天冬酰胺(N)。对BE Ⅱa基因进行蛋白质结构域分析发现,该突变位点位于蛋白质的非保守区域中,接下来通过对中花11和突变体的BE Ⅱa基因做定量表达分析,结果也表明该基因表达量在二者之间并无明显差异。对该突变体稻米淀粉的理化性质检测结果表明,该突变体的AC与野生型相比有一定程度增加,平均增加比例为4.97%,且突变体的糊化温度类型也由原来野生型中等(70-74℃)变为低等(≤70℃)。对它们的淀粉颗粒进行电镜扫描观察发现突变体的淀粉颗粒与野生型相比变大且轮廓不明显,此外它们的大小、形态相同且无规律,但排列较为紧凑。3.根据查阅的文献资料以及我们前期的实验结果,我们发现Wx、RBE1和RBE3这三个基因对水稻籽粒的直链淀粉含量影响较大。我们利用RT-PCR的方法,从籼稻品种IR36的未成熟种子中克隆到完整的水稻Wx基因的cDNA编码区、水稻胚乳特异性启动子GluB1以及水稻淀粉分支酶基因RBE1基因片段。构建了Wx过表达与RBE1干涉结合的多基因复合表达载体,并以GluB1启动子调控这两个基因的转录表达。将构建好水稻多基因表达载体导入受体籼稻品种IR36ae (amylose extender),筛选鉴定阳性转基因植株。
【关键词】：稻米品质 直链淀粉含量 Wx RBE1 转基因技术
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文献综述11-25
• 1.1 稻米淀粉的组成与品质评价11-14
• 1.1.1 稻米胚乳淀粉的组成11
• 1.1.2 稻米淀粉的组成11-12
• 1.1.3 稻米淀粉的结构12
• 1.1.4 稻米品质评价12-14
• 1.2 淀粉的合成关键酶及其基因研究进展14-19
• 1.2.1 水稻淀粉的生物合成14
• 1.2.2 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)14-15
• 1.2.3 颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)15-16
• 1.2.4 可溶性淀粉合成酶(SSS)16
• 1.2.5 淀粉分支酶(SBE)16-17
• 1.2.6 淀粉去分支酶(DBE)17
• 1.2.7 淀粉合成相关酶及基因概要17-19
• 1.3 基因工程改良稻米淀粉品质研究进展19-20
• 1.4 与水稻直链淀粉含量相关的重要基因及其分子生物学研究进20-22
• 1.4.1 直链淀粉的用途20
• 1.4.2 Wx基因20-21
• 1.4.3 RBE3基因21
• 1.4.4 RBE1基因21-22
• 1.5 本文目的及意义22-25
• 1.5.1 水稻籽粒灌浆过程中淀粉合成关键酶活性与直链淀粉含量的关系23
• 1.5.2 基因工程改良稻米淀粉品质23-25
• 第二章 水稻籽粒灌浆过程中淀粉合成相关基因与直链淀粉含量的关系25-39
• 2.1 实验材料、试剂和仪器25-26
• 2.1.1 实验材料25
• 2.1.2 实验试剂25
• 2.1.3 实验仪器25-26
• 2.2 实验方法26-31
• 2.2.1 实验材料的准备26
• 2.2.2 RNA的提取、纯化和反转26-29
• 2.2.3 水稻成熟种子直链淀粉含量测定29-30
• 2.2.4 稻米糊化温度测定30-31
• 2.2.5 籽粒横断面扫描电镜观察31
• 2.3. 实验结果31-37
• 2.3.1 实验材料的观察与鉴定31
• 2.3.2 理化性质分析31-37
• 2.4 讨论37-39
• 第三章 中花11BEⅡa纯合突变体筛选与鉴定39-49
• 3.1 实验材料和方法39
• 3.1.1 实验材料39
• 3.1.2 实验试剂及试剂盒39
• 3.1.3 实验仪器39
• 3.2 实验方法39-42
• 3.2.1 CTAB法提取叶片总DNA39
• 3.2.2 普通PCR反应39-40
• 3.2.3 高保真PCR反应40-41
• 3.2.4 琼脂糖凝胶电泳41
• 3.2.5 水稻成熟种子直链淀粉含量测定41
• 3.2.6 稻米糊化温度测定41
• 3.2.7 籽粒横断面扫描电镜观察41-42
• 3.3 结果与分析42-47
• 3.3.1 BEⅡa基因突变后对中花11农艺性状的影响42
• 3.3.2 BEⅡa突变体的Tilling筛选结果42-43
• 3.3.3 测序比对鉴定出BEⅡa基因的突变位点43-44
• 3.3.4 BEⅡa基因的蛋白质功能域分析44-45
• 3.3.5 BEⅡa基因定量检测45
• 3.3.6 突变体直链淀粉含量(AC)的变异45-46
• 3.3.7 突变体糊化温度的变异46-47
• 3.3.8 淀粉颗粒电镜扫面观察47
• 3.4 讨论47-49
• 第四章 基因工程提高稻米直链淀粉含量49-59
• 4.1 实验材料49-50
• 4.1.1 植物受体材料49
• 4.1.2 质粒和菌株49
• 4.1.3 实验所用培养基及配方49-50
• 4.2 实验方法50-52
• 4.2.1 Wx基因过表达载体的构建50
• 4.2.2 RBE1 RNAi载体构建50-51
• 4.2.3 遗传转化及阳性植株鉴定51-52
• 4.3 结果与分析52-56
• 4.3.1 植物受体材料的鉴定53-55
• 4.3.2 淀粉合成关键酶转基因载体的鉴定55-56
• 4.3.3 愈伤组织的诱导侵染与分化再生56
• 4.4 讨论56-59
• 4.4.1 稻米品质改良的途径及意义56-58
• 4.4.2 本研究对于稻米品质改良的意义58-59
• 参考文献59-67
• 致谢67-68

【参考文献】

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本文编号：847024