抑制不同淀粉分支酶表達對稻米品質(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)移較長分支鏈并且在水稻整個生育期都有表達;SBE3主要在水稻胚乳支鏈淀粉合成過程中轉(zhuǎn)移短分支鏈;而SBE4主要參與葉片等營養(yǎng)器官中支鏈淀粉合成，其在胚乳中也有少量的表達，但其對稻米理化性質(zhì)和淀粉結(jié)構(gòu)的作用機理仍不清楚。在本實驗室前期通過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，并通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法分別導(dǎo)入粳稻品種鹽稻8號中。本研究在前期基礎(chǔ)上對不同背景

3、轉(zhuǎn)基因植株開展了分子鑒定和表達分析，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)化親本對照稻米的理化品質(zhì)特性及淀粉精細結(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、對實驗室前期篩選出的不同背景轉(zhuǎn)基因純合系進行分子鑒定與表達分析。利用潮霉素抗性檢測和PCR鑒定的方法對已有的轉(zhuǎn)基因材料進行目的基因檢測，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)育籽粒中的表達特性，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因水稻中內(nèi)源目的基因的表達量均明顯低于親本對照，而SBE1與SBE3基因的表達量與親本相比顯著下降。而SBE4基因表達量也有下降但是不如前兩個基因下降明顯，這是可能與SBE4基因本身在水稻籽粒中的表達量低有關(guān)。
　　2、導(dǎo)入SBE4-RNAi, Anti-SBE3/SBE4,Anti-SBE1/SBE4結(jié)構(gòu)對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)對水稻基本農(nóng)藝性狀如株高、分蘗數(shù)、穗長和穗粒數(shù)等并無明顯影響，但對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。進而分析了轉(zhuǎn)基因稻米和親本對照表觀直鏈淀粉和抗性淀粉含量、淀粉粘滯性和熱力學特性等理化品質(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照相比均有明顯的提高;尤其是同時抑制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。
　　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