黄淮稻区粳稻种质资源品质相关性状筛查及品质差异机理初步研究

发布时间：2020-04-18 16:13

【摘要】：稻米品质包括加工品质、外观品质、蒸煮与食味品质和营养品质。品质性状大多是由多基因控制的数量性状,遗传较为复杂,而且很大程度上受到外界环境条件的影响,阐明品种间品质差异形成的机理,能为稻米品质改良提供理论指导。本研究首先对208份黄淮稻区粳稻种质资源加工品质、外观品质、蒸煮食味品质、RVA粘度特性等各个品质性状进行测定,对208份种质资源品质进行系统评价并对其品质性状相关性进行分析,然后筛选出品质性状差异较大的2个种质材料拉木加和水晶3号,通过高通量测序技术对拉木加和水晶3号开花后7天、14天籽粒中的基因表达进行差异分析,找出可能影响品质差异的调控途径。主要结果如下:1.208份种质资源材料在主要品质性状上具有较大变异系数,来源广泛、遗传多样性丰富。各品质指标之间存在显著的相关关系,其中两个垩白指标(垩白粒率和垩白度)与长宽比、碱消值和食味值存在极显著相关关系;碱消值分别与其它品质指标都存在极显著相关关系。根据农业部行业标准《食用稻品种品质》NY/T-593-2013对种质资源品质评价发现日本晴、新丰6号、水晶3号等品质综合表现较好,半节芒、黄壳早甘、立新粳等品质综合表现较差。2.RVA谱特征值与其它品质指标的相关性分析表明:直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度和食味值都与RVA特征值存在较强的相关性;RVA特征值中HPV、CPV、SBV、CSV与精米率和整精米率呈极显著负相关性;BDV、PeT、PKV、PaT与垩白粒率和垩白度存在显著负相关性;PaT与糙米率存在极显著负相关性,而与垩白粒率和垩白度存在极显著正相关性。3.通过对两个品质性状存在显著差异的品种拉木加(Lamujia)和水晶3号(Shuijing3)高通量测序,并对转录组结果进行分析。花后7天籽粒样品中共发现3376个差异表达基因,其中包括1670个基因表达上调和1706个基因表达下调;在花后14天籽粒样品中共发现1559个差异表达基因,包括618个基因表达上调和941个基因表达下调。GO富集分析结果表明,花后7天籽粒差异表达基因的生物过程主要富集在对温度刺激响应、海藻糖合成及代谢过程、激素介导及信号传导途径;差异基因参与的分子功能主要富集在一些转录因子活性和转录调节活动等;细胞组成富集在细胞核。花后14天籽粒差异表达基因的生物过程主要富集在果实和种子发育、对温度刺激响应等;差异基因参与的分子功能富集在木葡糖基转移酶活性、水解酶活性、转录调节活动;与花后7天籽粒差异表达基因不同,花后14天籽粒差异表达基因的细胞组成富集在质膜和细胞壁。KEGG富集分析结果表明:花后7天和花后14天籽粒的差异表达基因分别位于114个和109个KEGG Pathway代谢途径中。其中花后7天籽粒DEGs主要富集在核糖体、植物激素信号转导、蛋白质在内质网中的加工、淀粉和蔗糖代谢等过程;花后14天籽粒DEGs富集在碳代谢、氨基酸的生物合成、植物激素信号转导、核糖体等过程,富集于以上通路的差异基因很可能参与拉木加和水晶3号差异品质性状的形成。
【图文】：

贮藏蛋白基因,赖氨酸含量,贮藏蛋白,谷蛋白

图 1-1 ECQ 相关基因调控关系[67]Fig1-1ECQ-related gene regulatory network 营养品质藏蛋白与稻米营养品质关系密切，包括谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白、球蛋白等 4 大谷蛋白首先在内质网中合成谷蛋白的前体，，然后被运送到蛋白质储存囊泡加工成成OsRab5A 对贮藏蛋白向蛋白体 II（PBII）的运输中发挥着重要作用[69]。OsVPS9A 与 Os节水稻中贮藏蛋白转运到胚乳细胞[70]。RISBZ1 和 RPBF 是水稻种子贮藏蛋白基因的，双敲除抑制（KD）突变体（KD-RISBZ1 / KD-RPBF）导致大多数贮藏蛋白基因表显著减少，贮藏脂质也以降低的水平积累[71]。Peng 等发现 qPC1 编码一个氨基酸通P6 是一个控制水稻种子蛋白质含量的正调控因子，同时也对氨基酸组成具有重要影响氨酸（Lys）和甲硫氨酸（Met）是谷物中最缺乏的必需氨基酸，双功能赖氨酸降解酶 LK物中控制游离赖氨酸含量的主要调节子[73]。在水稻中高表达两个内源富含赖氨酸的1 和 RLRH2，测定种子中赖氨酸含量提高了 35%[74]。YANG 等[75]通过表达反馈抑制

曲线,直链淀粉含量,测定标准,曲线

用马铃薯直链淀粉标准品（sigma 公司）和支链淀粉标准品（Solarbio 公司）光光度计 720nm 比色测定吸光度（OD）值，根据直链淀粉含量和对应 OD3-1；备样品溶液。准确称取 50.00mg 样品米粉小心放入 50ml 离心管底部，加入 5米粉充分分散。加入 4.5ml 的 1mol/L 的 NaOH 溶液，摇晃均匀，迅速放入沸取出，冷却至室温加水定容至 50ml。盖好离心管盖，上下颠倒、震荡充分备待测样品。移液器准确移取 1000μl 样品溶液，加入 20ml 离心管中。再加的乙酸溶液，使样品酸化。加入 300μl 碘液，蒸馏水定容，室温下静置 20minl/L 的 NaOH 溶液替代样品制备空白溶液；空白溶液在分光光度计 720nm 处比色并调零，待测样品比色测定吸光度值，；据标准曲线求出测试样品直链淀粉含量；复（3）、（4）、（5）步骤，保证试验结果相对相差小于 1%，并保证每个效重复。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511.22

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