通过根癌农杆菌介导的共转化获得具有蜡质基因反义片段的转基因水稻

在构建剔除潮霉素抗性基因的反义蜡质基因重组质粒p13W8的基础上,用分别携带p13W8质粒和有潮霉素抗性基因的pCAMBIA1300质粒的根癌农杆菌,在不同处理条件下对粳稻3个品种进行共转化.试验结果显示,共感染混合液中pCAMBIA1300菌液比例高,抗性愈伤组织的转化频率也较高;抗性愈伤组织的PCR检测结果表明,潮霉素抗性基因的阳性检测率为98%,反义蜡质基因的阳性检测率为68%.在105株转基因植株中,反义蜡质基因阳性株为30株,占转基因植株的28.6%.乙酰丁香酮处理组的平均转化频率略高于未处理组;在乙酰丁香酮的各种处理中,直接浸泡愈伤组织的转化频率稍高于其它处理方式.     

籼稻和粳稻中蜡质基因座位上微卫星标记的多态性及其与直链淀粉含量的关系

稻米直链淀粉是在由蜡质基因Wx编码的颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）的催化下合成的。最近,在Wx基因的区段内发现了一段多态性微卫星序列（CT）n。对74个非糯籼稻和粳稻材料的（CT）n多态性进行了分析,并探讨了其与直链淀粉含量之间的关系。在74个品种（系）中共发现7种（CT）n片段（Wx等位基因）,即（CT）8,（CF）10,（CT）11,（CT）16,（CT）17,（CT）18,（Ch）19。在籼粳亚种间,不同（CT）n的分布存在差异较大：在籼稻中,以（CT）11和（CT）18为主,占92．6％,另有（CT）10和（CT）8各2份,（CT）17型1份;在粳稻中,以（CT）16、（CT）17为主,共占20份材料中的90．0％。在上述74个品种（系）中,以（CT）n表示的Wx基因型对稻米直链淀粉含量的决定系数R2达0．912,也即Wx基因型差异可解释这些材料直链淀粉含量变异的91．2％。还发现6份籼稻材料Wx座位上为杂合的（CT）18／（CT）11,其中2份为推广早籼优质品种浙9248和舟优903,并对其在遗传和育种研究中的意义作了探讨。     

杂交水稻直链淀粉含量遗传分析

杂交水稻稻谷是从Ｆ１代杂合体收获的Ｆ２代种子,由于Ｆ２代属分离群体,直链淀粉含量等稻米品质会发生分离现象．本研究选择直链淀粉含量低、中、高的５个亲本配组的５个杂交组合,按单粒分析法分析双亲亲本、Ｆ１和Ｆ２代的种子的直链淀粉含量．结果表明,Ｆ２代呈现１（低）：３（中＋高）孟德尔分离规律．在５个组合的单粒分析中发现分离的Ｆ２代群体呈双峰的连续分布,该现象表明高直链淀粉含量对低直链淀粉含量为不完全显性,除单一基因控制外,还受微效多基因修饰．因此杂交水稻育种工作中,尤其是优质杂交稻新组合选育时,必须注意选择双亲的直链淀粉含量基本一致,以防分离现象影响米质．     

水稻蜡质基因引导区的两个ＳＳＲ序列与直链淀粉含量的相关性

分析了蜡质基因引导区的两个简单重复序列（ＳＳＲ）(ＣＴ）n和（ＡＡＴＴ）n在７４不稻材料中的多态性及其与直链淀粉含量（ＡＣ）的关系。这些材料包括了籼稻（Oryza sativa L.ssp.indica)、粳稻（Ｏ.sativa ssp.japonica)和普通野生稻（O.rufipogon),其ＡＣ值 栽培稻ＡＣ分布的整个范围。以（ＣＴ）n作标记检测到８个等位基因,粳稻品种趋于含有重复数目较多（n≥１６）的等位基因,重复次数较少(n≤１４）的等位基因只出现在籼稻中,（ＡＡＴＴ)n检测到２个等位基因,野生稻中少数植株表现出杂合性。分析表明ＡＣ与这两个ＳＳＲ序列基因型高度相关,高ＡＣ（＞２２．０％）品种具有（ＣＴ）重复次数较少(n≤１４）的等位基因;相反,除了糯米外,所有低或中等ＡＣ的品种都有（ＣＴ）重复较多（n≥１６）的等位基因,具有重复次数较多的（ＡＡＴＴ）６等位基因的品种多为高ＡＣ,具有重复次数较少的（ＡＡＴＴ）５等位基因的品种多为低或中等ＡＣ。不同ＳＳＲ基因型品种间ＡＣ差异极显。虽然目前还不能确定这两个ＳＳＲ序列在直链淀粉合成中的直接功能,ＳＳＲ变异与ＡＣ间近乎完全的相关性可作为分子标记直接用于水稻的品质改良。     

籼稻转反义蜡质基因后代的直链淀粉含量测定和纯系选育

通过根癌农杆菌介导将反义蜡质基因导入籼型雄性不育保持系龙特甫B中,获得30个PCR检测为阳性的转基因植株,其中,28个为Southern检测阳性。T1种子直链淀粉含量测定结果表明,有21个转基因植株比龙特甫B明显下降,下降幅度为3％-13％,并在部分转基因植株的种子中观察到蜡质状籽粒;对6个转基因植株进行了不同世代的直链淀粉含量测定,在L3和L5的T4代中,选择到直链淀粉含量分别为15．9％和8．4％的纯合株系,经凝胶电泳测定,WX蛋白量明显降低,并与直链淀粉含量下降表现一致。以L3-1-1-1(15．9％)和L5-8-2-1(8．4％)纯合株系为亲本,分别与龙特甫A进行成对杂交和回交,并测定了F1和B1F1种子直链淀粉含量,以L3-1-1-1作亲本的F1为21．4％,B1F1为17．1％;以L5-8-2-1作亲本的F1为13．6％,B1F1为9．3％,结果表明：在不育系的转育过程中,以中低直链淀粉含量的转基因纯合株系为亲本,能有效降低F1和B1F1的种子直链淀粉含量。     

小样品稻米直链淀粉含量的简易测定法

通过对多个ＮaOH浓度、糊化时间等不同处理参数的筛选,提用０．６－０．８mol.L^-1的冷藏液直接糊化脱糙后的精米,然后于３７℃糊化２１h,继而煮沸１０min测定小样品直链淀粉含量的实验方法,具有前处理前便、重复间误差小、用样量少等优点,测得的直链淀粉含量经t检验,与常规法（ＮＹ１４７－８８）差异不显著。该方法适用于分离群体或人工气候箱处理等小样品直链淀粉含量的分析测定,同时可作为普通实验室对众多育种种材料及婀交后代直链淀粉含量的快速鉴定。     

导入反义蜡质基因改良水稻稻米的食味品质和营养品质

经PCR、Southern blot和稻米GUS检测,蜡质基因反义片段与gus构成的融合基因已整合到8株水稻基因组中,并能正确表达。通过稻米GUS染色追踪分析获得转反义蜡质基因纯合后代。将转基因植株的稻米送农业部稻米及制品质量监督检验测试中心进行糙米蛋白质含量和直链淀粉含量测定。结果显示：（1）在转反义蜡质基因纯合的超2-10粳稻后代中,大多数单株糙米在直链淀粉含量降低的同时,蛋白质含量有不同程度提高,糙米蛋白质含量和直链淀粉含量呈显著负相关关系;（2）对照糙米直链淀粉平均含量和糙米蛋白质平均含量分别为13.4%和9.5%。在转基因植株中,稻米直链淀粉含量最低的为11.4%,而蛋白质含量也相对最高,为13.5%。本试验结果表明在水稻中导入反义蜡质基因不仅能够降低水稻稻米的直链淀粉含量,还有可能提高水稻稻米的蛋白质含量。     

籼稻和粳稻中蜡质基因座位上微卫星标记的多态性及其与直链淀粉含 …

稻米直链淀粉是在由蜡质基因Ｗｘ编码的颗粒结合淀粉合成酶（ＧＢＳＳ）的催化下合成的,最近,在Ｗｘ基因的区段内发现了一段多态性微卫星序列（ＣＴ）ｎ,对７４个非糯籼稻和粳稻材料的（ＣＴ）ｎ多态性进行了分析,并探讨了其与直链淀粉含量之间的关系,在７４个品种（系）中共发现７种（ＣＴ）ｎ片段（Ｗｘ等位基因）邓（ＣＴ）８,（ＣＴ）１０,（ＣＴ）１１,（ＣＴ）１６,（ＣＴ）１７,（ＣＴ）１８,（ＣＴ）１９,在籼粳     

籼稻转反义蜡质基因后代的直链淀粉含量测定和纯系选育

通过根癌农杆菌介导将反义蜡质基因导入籼型雄性不育保持系龙特甫B中,获得30个PCR检测为阳性的转基因植株,其中,28个为Southern检测阳性.T1种子直链淀粉含量测定结果表明,有21个转基因植株比龙特甫B明显下降,下降幅度为3%-13%,并在部分转基因植株的种子中观察到蜡质状籽粒;对6个转基因植株进行了不同世代的直链淀粉含量测定,在L3和L5的T4代中,选择到直链淀粉含量分别为15.9%和8.4%的纯合株系,经凝胶电泳测定,Wx蛋白量明显降低,并与直链淀粉含量下降表现一致.以L3-1-1-1(15,9%)和L5-8-2-1(8.4%)纯合株系为亲本,分别与龙特甫A进行成对杂交和回交,并测定了F1和B1F1种子直链淀粉含量,以L3-1-1-1作亲本的F1为21.4%,B1F1为17.1%;以L5-8-2-1作亲本的F1为13.6%,B1F1为9.3%,结果表明在不育系的转育过程中,以中低直链淀粉含量的转基因纯合株系为亲本,能有效降低F1和B1F1的种子直链淀粉含量.     

水稻籽粒直链淀粉含量的生态模型研究

在中国、日本和泰国不同生态环境下进行了多品种籼稻和粳稻的种植试验,通过分析水稻籽粒直链淀粉含量与纬度、海拔、温度、太阳辐射等气候生态因子的相互关系,确立了影响水稻籽粒直链淀粉积累的主要气候因子函数,并使用权重系数进一步修订各个气候生态因子对籽粒直链淀粉的作用,构建出基于生态效应(综合气候因子函数)的水稻籽粒直链淀粉含量预测模型.利用不同年份、不同生态点和不同品种类型的试验资料对所建模型进行了检验,籼稻和粳稻籽粒直链淀粉含量的预测误差(RMSE)平均分别为0.4%和0.5%;籼稻和粳稻种植区的预测误差(RMSE)平均为0.39%和0.50%,表明模型具有较好的预测性和实用性.     

含不同Anti-Waxy基因拷贝数的稻米直链淀粉含量分析

将含单拷贝Anti-Waxy基因的纯合植株分别作为父本或母本进行正反交,获得两组含双拷贝Anti-Waxy基因的杂交后代,分析了未转基因对照、转基因亲本及两组杂交后代糙米直链淀粉含量以揭示不同Anti-Waxy基因拷贝数对降低稻米直链淀粉含量程度的影响.结果显示,2个单拷贝转基因水稻糙米直链淀粉平均含量分别为10.72%和11.13%,比对照分别降低17.98%和14.84%;两组正交和反交杂交后代糙米直链淀粉平均含量分别为8.96%和8.23%,其平均值为8.60%,比2个转基因杂交亲本糙米直链淀粉含量分别降低19.78%和22.73%,比对照降低了34.20%.结果表明,增加转基因水稻基因组中Anti-Waxy基因拷贝数在一定程度上能够进一步降低稻米直链淀粉含量,通过将独立转化获得同品种转基因植株之间杂交可以成为获得高表达转基因植物的途径.     

水稻蜡质基因引导区的两个SSR序列与直链淀粉含量的相关性(英文)

分析了蜡质基因引导区的两个简单重复序列 (SSR) (CT) n 和 (AATT) n 在 74份水稻材料中的多态性及其与直链淀粉含量 (AC)的关系。这些材料包括了籼稻 (OryzasativaL .ssp .indica)、粳稻 (O .sativassp .japonica)和普通野生稻 (O .rufipogon) ,其AC值覆盖了栽培稻AC分布的整个范围。以 (CT) n 作标记检测到 8个等位基因 ,粳稻品种趋于含有重复数目较多 (n≥ 16 )的等位基因 ,重复次数较少 (n≤ 14)的等位基因只出现在籼稻中。 (AATT)n检测到 2个等位基因 ,野生稻中少数植株表现出杂合性。分析表明AC与这两个SSR序列基因型高度相关 ,高AC (>2 2 .0 % )品种具有 (CT)重复次数较少 (n≤ 14)的等位基因 ;相反 ,除了糯米外 ,所有低或者中等AC的品种都有 (CT)重复数较多 (n≥ 16 )的等位基因。具有重复次数较多的 (AATT) 6等位基因的品种多为高AC ,具有重复次数较少的(AATT) 5等位基因的品种多为低或中等AC。不同SSR基因型品种间AC差异极显著。虽然目前还不能确定这两个SSR序列在直链淀粉合成中的直接功能 ,SSR变异与AC间近乎完全的相关性可作为分子标记直接用于水稻的品质改良。     

Correlation of Simple Sequence Repeat (SSR) Variants in the Leader Sequence of the waxy Gene with Amylose Content of the Grain in Rice

Variation of two simple sequence repeats (SSRs) in the leader region of the waxy gene was analyzed in a sample of 74 accessions, including Oryza sativa L. ssp. indica, japonica and wild rice ( O.rufipogon) representing a wide distribution range of amylose content (AC) in cultivated rice. Eight alleles were detected in the (CT)n motif and two alleles were resolved in the (AATT)n motif. The distribution of the alleles of the two SSRs was quite uneven as detected by the (CT)n motif. The repeat numbers of the two SSR motifs, (CT)n and (AATT)n, appeared to be inversely related such that the total length of this region was maintained. AC of the varieties was highly correlated with the length of SSRs. Differences in AC among the various SSR genotypes were statistically highly significant as analyzed using genotypes of both SSR motifs. Although the SSR variation did not seem to have obvious function in the synthesis of the starch synthase encoded by the waxy gene, the almost perfect correlation between the two SSRs and AC level could be used for quality improvement in rice breeding programs.     

水稻蜡质基因及其利用研究进展

简要介绍了水稻蜡质基因的等位基因位点及其表达特性。并从蜡质基因第1内含子核苷酸和蜡质基因剪切方式以及蜡质基因相关的顺式作用元件与反式作用因子等方面阐述了水稻蜡质基因表达调控,还概述了水稻蜡质基因的分子标记辅助选育方面的研究。从近年来的报道显示,利用反义RNA技术抑制水稻内源蜡质蛋白的表达是目前蜡质基因应用研究的主要方向。关于蜡质基因的研究,在其它作物中也都有报道。     

Amylose Content,Morphology, Crystal Structure,and Thermal Properties of Starch Grains in Main and Ratoon Rice Crops

Rice ratooning, or the production of a second rice crop from stubble after the harvest of the main crop, is considered to be a green and resource-efficient rice production system. The present study was conducted to examine variance in amylose content (AC), grain morphology, crystal structure, and thermal properties of starch between main- and ratoon-season rice of seven varieties. Ratoon-season rice grains had higher ACs and significantly lower transition gelatinization temperatures (To, Tp, and Tc) than did main-season rice grains. The relative crystallinity and lamellar peak intensity of ratoon-season rice starch were 7.89% and 20.38% lower, respectively, than those of main-season rice starch. In addition, smaller granules with smoother surfaces and lower thermal parameters were observed in the starch of ratoon-season rice. The relative crystallinity and lamellar peak intensity of starch correlated negatively with the AC and positively with transition gelatinization temperatures. These results suggest that the superior cooking quality of ratoon-season rice is attributable to the moderate increase of grain AC, which reduces the relative crystallinity, weakens the crystal structure, and lead to a decrease in the gelatinization temperature.     

应用反义PEP基因表达技术提高稻米脂肪含量

以成熟种子为来源的胚性愈伤组织为受体材料,采用根癌农杆菌介导方法将反义磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvatecarboxylase,PEPCase)基因导入粳稻品种秀水11,获得一批转基因植株,并通过GUS组织化学染色、PCR检测和Southern杂交分析等方法进行了验证。对T1代的检测结果表明,所转基因已遗传给后代,且大多数株系的分离比符合3:1。T2代测定结果显示,转基因水稻株系的稻米脂肪含量比对照高出0.37±0.12个百分点,其差异大部分达到极显著水平。