粳稻支链淀粉合成相关基因的遗传组成及其对品质的影响

摘要：淀粉的组成和结构是决定稻米品质的主要因素。利用17个淀粉合成相关基因位点的分子标记鉴定67个粳稻品种的淀粉合成相关基因的籼粳来源,检测表明67个品种均带粳型Wx基因,GBSSⅡ、SSⅡ-2和SSⅣ-1位点没有发生重组,其他13个支链淀粉合成相关基因位点有籼型等位基因的渗入,渗入频率在1.9%-46.27%之间,其中SSⅠ籼型等位基因渗入到粳稻品种中最高;逐步回归分析表明有7个基因对10个淀粉理化指标有效应,其中Isa对最高粘度、崩解值、回复值、消减值和峰值时间有效应,其它基因只对1-4个性状有明显的遗传效应。说明在支链淀粉合成相关基因座上籼粳等位基因已经发生了明显的分化,具有不同的遗传功能,为水稻优质品种培育提供了参考依据。     

淀粉分支酶和去分支酶编码基因的功能

淀粉分支酶(SBE)和淀粉去分支酶(DBE)是直接参与淀粉生物合成的5类酶中的2类分支点形成支链淀粉,后者水解葡萄糖苷链中α(1-6)糖苷键.文章概述了已克隆的编码SBE和DBE同种型编码基因及其在体内外的表达特征,并提出DBE多聚体酶的结构和功能将成为淀粉粒起始形成研究中的起点,SBEⅠ和SBEⅡ表达调控是支链淀粉分子改良的途径的看法.     

秸秆还田对旱作马铃薯块茎淀粉合成关键酶活性及基因表达的影响

为探讨秸秆还田下旱作马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性及基因表达特性,以马铃薯栽培品种"青薯9号"为材料,以露地栽培为对照,设置秸秆还田处理,研究了马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性、基因表达、淀粉糊化及累积指标。结果表明:秸秆还田显著提高了旱作马铃薯SSS酶活性,降低了AGPP、GBSS酶活性,而对SBE酶活性没有显著影响;显著提高了SSⅡ、SSⅢ基因表达量,降低了AGPase、GBSSⅠ、SBEⅠ、SBEⅡ基因表达量;显著增加了淀粉崩解值,减少了淀粉各阶段粘度、回生值,而对淀粉糊化温度没有显著影响;显著增加了直链淀粉含量及直/支链淀粉比,减少了总淀粉含量;GBSS酶活性与AGPase、SBEⅠ基因表达量呈显著正相关,与直链淀粉含量、直/支链淀粉比呈显著负相关;SBE酶活性与SSⅡ基因表达量、峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、总淀粉含量呈显著正相关,与崩解值、糊化温度呈显著负相关;AGPase基因表达量与直链淀粉含量呈显著负相关;GBSSⅠ基因表达量与最终粘度、回生值呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关;淀粉糊化与累积无显著相关性。     

稻米淀粉品质性状的资源筛选和相关基因初步鉴定北大核心CSCD

淀粉是稻米品质形成的主要理化基础,也是水稻品质改良的重要育种目标。本研究旨在挖掘包含不同淀粉含量的特异种质和鉴定其相关的基因型,为完善水稻淀粉合成调控网络及水稻优质育种工作提供有用信息。以江苏南京水稻种质资源国家野外科学观测研究站收集的119份种质资源为材料,运用改进的免煮简易法测定供试材料的直链淀粉含量;以直链淀粉含量极高、低的材料,利用开发的dCAPS分子标记鉴定其Wx基因型。测定直链淀粉含量极高的15份材料的抗性淀粉含量,并选取3份高抗性淀粉材料,以日本晴为对照,进行SSⅢa与SBEⅡb两个基因的序列比对和基因型鉴定。结果表明,改进的免煮简易法准确性与现行国标法结果相当,但操作更加简便容易。供试材料的直链淀粉含量大部分处于9.0%~33.0%之间,抗性淀粉含量位于1.0%~4.5%之间。dCAPS分子标记鉴定表明高直链淀粉材料的Wx基因型一般为Wxa型。通过序列比对,发现相对于日本晴,SSⅢa基因在3个高抗性淀粉材料(立新粳、南特号、郴晚3号)有3处共同突变,其中第三外显子+2362位为错义突变;SBEⅡb在2个高抗性淀粉品种(立新粳与南特号)第四外显子+96位检测到共同的错义突变。这些错义突变可能是导致水稻抗性淀粉含量增加的原因,这为下一步精确定向编辑目标基因,创制淀粉品质性状优异新种质奠定了基础。     

小麦籽粒抗性淀粉含量的分析

选用3个抗性淀粉含量较高的小麦品种和3个抗性淀粉含量较低的小麦品种按Griffing双列杂交设计配置成15个杂交组合, 以亲本及F₁为材料进行了小麦籽粒抗性淀粉含量的遗传规律分析, 旨在为高抗性淀粉含量且综合性状优良的新型保健小麦新品种(系)的选育提供理论依据。结果表明, 在6个小麦品种中, 安农90202和D68-20抗性淀粉含量的一般配合力较好, 能显著地提高杂种后代籽粒抗性淀粉含量。安农90202×04单28和06-5×D68-20组合的特殊配合力最好, 两者特殊配合力效应值显著地高于其他组合。小麦抗性淀粉含量的遗传符合加性-显性模型, 显性程度为超显性。控制抗性淀粉含量的增效等位基因表现为隐性, 且亲本中抗性淀粉含量的增减效等位基因的分布不平衡, 高抗性淀粉含量的亲本中隐性基因数量多于显性基因数量。实验中安农90202和04单28控制抗性淀粉含量的隐性基因较多,而宁春18和新春5号含有的显性基因数量较多。同时研究发现小麦抗性淀粉含量的狭义遗传力中等, 为36.49%。     

植物支链淀粉生物合成研究进展

植物支链淀粉占贮存淀粉的70%～80%,是决定植物果实或种子品质的关键成分.对植物支链淀粉生物合成途径及其代谢酶基因的研究,可大大推动支链淀粉结构的改造和在食品工业上的应用.该文介绍了植物支链淀粉的结构组成,详细阐述了参与支链淀粉生物合成的三类酶,即淀粉分支酶(starch branchingenzyme,SBE)、可溶性淀粉合酶(soluble starch synthase,SSS)和淀粉脱支酶(starch debranching enzyme,SDBE)的编码基因、酶学特性及其在支链淀粉合成中的作用,并就植物支链淀粉的合成模型加以探讨.同时提出了该研究领域尚待解决的问题,对其应用前景作了展望.     

3个香蕉品种的果实淀粉形状与含量及风味物质比较

采用扫描电子显微镜对巴西蕉、宝岛蕉、红香蕉3个品种(AAA基因型)的淀粉颗粒形状及大小进行观察,并测定果实中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉及风味物质的含量,以揭示不同品种间香蕉果实品质差异的内在机理。结果显示:(1)巴西蕉、宝岛蕉、红香蕉淀粉颗粒的形状分别为不规则三角形、圆形、棒形,大小分别为8.20~35.70μm、6.90~29.80μm、5.47~23.80μm。(2)巴西蕉、宝岛蕉、红香蕉总淀粉含量分别为(66.93±2.48)%、(90.38±2.46)%、(48.91±2.49)%;直链淀粉含量分别为(20.48±1.09)%、(21.48±1.08)%、(14.67±1.10)%;支链淀粉含量分别为(46.45±1.85)%、(68.90±1.25)%、(34.24±1.45)%;且3个品种总淀粉、支链淀粉及直链淀粉含量差异均达到显著水平。(3)巴西蕉、宝岛蕉、红香蕉Vc含量分别为(15.54±1.10)、(17.63±1.14)、(16.76±1.03)mg/100g FM;可溶性固形物含量分别为(15.50±0.22)%、(15.67±0.30)%和(16.17±0.30)%;糖/酸比分别为2.75∶1、2.74∶1、3.15∶1;差异显著性分析发现,3个品种Vc及可溶性固形物含量差异分别达到极显著、显著水平;巴西蕉和宝岛蕉糖/酸比差异不显著。研究认为,同一基因型(AAA)不同品种香蕉果实的淀粉形状、大小、总淀粉、直链淀粉、支链淀粉以及Vc和可溶性固形物含量均存在明显差异,为解释不同品种间香蕉果实品质差异提供了理论依据。     

复合调控Wx与SBE3基因对水稻籽粒直链淀粉含量的影响

颗粒淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶3（SBE3）是淀粉合成过程中的两个关键酶,这两个酶主要由耽和SBE3两个基因分别控制,它们的表达量直接影响直链淀粉和支链淀粉的含量比例。为了探讨水稻淀粉关键酶基因耽过量与SBE3干涉复合表达对直链淀粉含量的影响,构建了Wx过量表达与SBE3干涉结合的多基因表达载体,并通过农杆菌介导的方法将其导入日本晴水稻中。经过PCR检测分析获得了65株转基因阳性植株,半定量RT—PCR检测表明转基因株系中Wx基因表达量明显增加,而SBE3基因表达量显著减少。转基因株系籽粒透明度明显降低,直链淀粉含量比野生型的平均高45％,但是千粒重变化不大,与野生型相当。遗传分析表明这些转基因株系多数可稳定遗传。     

秸秆还田对旱作马铃薯块茎淀粉合成关键酶活性及基因表达的影响

为探讨秸秆还田下旱作马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性及基因表达特性,以马铃薯栽培品种"青薯9号"为材料,以露地栽培为对照,设置秸秆还田处理,研究了马铃薯块茎形成过程中淀粉合成关键酶活性、基因表达、淀粉糊化及累积指标。结果表明:秸秆还田显著提高了旱作马铃薯SSS酶活性,降低了AGPP、GBSS酶活性,而对SBE酶活性没有显著影响;显著提高了SSⅡ、SSⅢ基因表达量,降低了AGPase、GBSSⅠ、SBEⅠ、SBEⅡ基因表达量;显著增加了淀粉崩解值,减少了淀粉各阶段粘度、回生值,而对淀粉糊化温度没有显著影响;显著增加了直链淀粉含量及直/支链淀粉比,减少了总淀粉含量; GBSS酶活性与AGPase、SBEⅠ基因表达量呈显著正相关,与直链淀粉含量、直/支链淀粉比呈显著负相关; SBE酶活性与SSⅡ基因表达量、峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、总淀粉含量呈显著正相关,与崩解值、糊化温度呈显著负相关; AGPase基因表达量与直链淀粉含量呈显著负相关;GBSSⅠ基因表达量与最终粘度、回生值呈显著正相关,与糊化温度呈显著负相关;淀粉糊化与累积无显著相关性。     

黄淮冬麦区不同时期主推品种淀粉合成酶基因分子标记鉴定

利用普通小麦直链淀粉合成酶GBSS基因及支链淀粉关键合成酶SSⅡ基因的特异分子标记鉴定了黄淮冬麦区自20世纪50年代以来253份主推品种,发现8份品种缺失Wx-B1基因,其中5份材料（小偃168、秦麦1号、83S502、山东935031、山东928802）是新发现的缺失Wx-B1基因的小麦品种,未发现Wx-A1、Wx-D1基因缺失类型品种;所鉴定253份品种的SSⅡ基因均为野生型,未发现缺失突变类型。通过对8份缺失Wx—B1基因品种直链淀粉含量分析,发现这些品种的直链淀粉含量差异较大．变异范围为19．9％-33．0％,其中豫麦47、83S502和中育5号3个品种的直链淀粉含量较低,分别为19．9％、21．3％和26．4％,可以用于优质面条小麦品质改良。