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。     

分子标记分析二十三种香型水稻十个食味品质相关基因的基因型

选取23种香型水稻品种为供试材料,利用分子标记检测方法,进行了10个与稻米食味品质相关基因：耽、SSII-3、SBE3、AGPiso、SSIII-2、AGPlar、P比、SSI、ISA、SSIV-2的基因型分析。结果发现,含有最好食味品质基因型的水稻是“2845”;其次是“松香早粳”、“苏沪香粳”、“B1”、“武运2645”、“通运粳”、“银香28”、“香粳49②”、“99983”、“W香99075”、“07-08”、“云粳优15”、“29185”、“南海318”：另外9种香稻,“大华香粳”、“武香14”、“香粳”、“Della光身稻”、“大粒香”、“泰国香稻”、“C香517”、“香稻1号”、“中香1号”都分别含有一些可能会影响稻米食味品质的基因型。开展本研究不仅能够使人们对这些香稻食味品质基因型有一个全面的认识,还可为今后利用分子标记辅助培育优良食味品质香稻新品种和亲本的选择提供重要的基因型信息。     

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.     

基因工程改良作物营养品质的研究

综述了近10年来采用基因工程技术改良作物蛋白质、糖类、脂类营养成分研究的最新发展,尤其对作物蛋白质含量及氨基酸组分改良方面进行了详细描述;并简要介绍了基因工程食品可能存在的不安全性问题及解决的办法。     

经大豆DNA溶液处理的水稻后代种子的粗蛋白和氨基酸含量分析初报

以大豆为外源DNA供体,用浸种及幼苗期浇灌法和花粉管通道法直接将大豆总DNA导入受体水稻,经常规栽培获得水稻后代种子。采用微量凯氏定氮法和氨基酸自动分析仪进行水稻后代种子糙米的粗蛋白含量和氨基酸含量的测定。结果显示:三组经大豆DNA溶液处理获得的水稻后代种子糙米粗蛋白平均含量分别为16.42%、16.80%和19.87%,与对照组相比有明显提高,统计分析都达到极显著的差异(P < 0.01);在氨基酸含量测定中,有些材料的总氨基酸(除色氨酸以外)含量高达17.20%、16.86%和16.09%,其中赖氨酸的含量分别为0.60%、0.60%和0.57%,与对照组相比也有明显提高,统计分析差异也都达到极显著水平(P < 0.01)。本试验结果充分说明,利用大豆总DNA的导入方法有可能达到迅速有效地提高稻米蛋白质及赖氨酸含量的目的。     

转反义蜡质基因‘湘晴’及其杂交稻米的直链淀粉含量研究

利用根癌农杆菌介导将反义蜡质基因(anti-Waxy)导入三系恢复系湘晴水稻获得转基因植株.从T1代外源基因呈单拷贝整合的转基因湘晴水稻中选取3个稻米直链淀粉含量降低较明显的单株继续种植得到纯合后代.以纯合转基因植株及湘晴水稻(对照)为恢复系分别与寒丰不育系杂交,获得4组杂交稻后代(F2).3个T3代纯合转基因湘晴水稻糙米(T4)直链淀粉含量分别为14.42%、13.96%和14.72%,对照为16.04%;3组由转基因湘晴水稻为父本杂交制种后代(F2)糙米直链淀粉含量分别为14.53%、13.77%和14.64%,对照杂交稻(F2)为16.22%.研究表明,导入湘晴水稻中的反义蜡质基因不仅能够降低湘晴稻米直链淀粉含量,还能够进一步抑制杂交后代的稻米直链淀粉合成.     

1个新巨胚等位基因的鉴定与表达分析及其性状考察

该研究以‘超2-10’水稻和‘上师大5号’巨胚水稻为材料,分析了2种水稻的胚重、胚与糙米质量比、巨胚性状的遗传,克隆和分析了其巨胚基因(GE)序列,并对巨胚基因进行了表达分析。结果显示:(1)‘上师大5号’的胚重、胚与糙米质量比均极显著大于‘超2-10’,且‘超2-10’的胚重接近或大于一些已报道的巨胚水稻;(2)‘上师大5号’巨胚表型由1对隐性基因控制,并与韩国巨胚稻‘M-2-565-11-3-B(ge)’属于相同的等位基因突变;(3)‘超2-10’、‘上师大5号’和‘M-2-565-11-3-B(ge)’3种水稻各自具有1个新的GE等位基因,它们的突变位点分别位于启动子、启动子及编码链、编码链;(4)‘上师大5号’启动子及编码链都有突变的GE等位基因(gec),在开花后4~7d的颖果中表达量持续增加,完全不同于只有编码链突变的GE等位基因呈持续下降的表达模式。该研究首次报道了突变在启动子、突变同时发生在启动子及编码链2种新型巨胚等位基因。     

在玉米线粒体基因组内的叶绿体DNA序列

目前,研究家们发现除了在核基因中具有叶绿体DNA片段外,在许多种高等植物的线粒体基因组中也具有叶绿体DNA序列。采用限制性内切酶进行研究发现,在玉米线粒体基因组内至少存在三个重要的叶绿体DNA序列:(i)1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的大亚     

24种香稻品种甜菜碱醛脱氢酶2基因突变位点的分析及分子标记开发

根据香型与非香型水稻甜菜碱醛脱氢酶2基因(badh2)在第2、第4内含子、第7外显子3处序列差异和第2外显子1处序列差异,分别设计了两类检测badh2第7和第2外显子突变的功能性分子标记引物M7和M2;利用两类引物,分别对属于第7外显子突变的香型水稻W香99075和第2外显子突变的香型水稻武香14、非香型水稻以及两种香稻分别与非香稻杂交的F1植株基因组DNA进行PCR检测后发现,M7和M2引物完全能够分别被用于以第7和第2外显子突变的香稻作为亲本,进行分子标记辅助培育香稻新品种的研究.M7引物综合考虑了badh2内含子和外显子两方面突变情况而设计的.以非香稻261S、分别发生第7和第2外显子突变的香稻品种W香99075和武香14为对照,使用M7和M2引物,对本实验室收集的另外22份香稻品种进行badh2突变位点检测,结果可将这些香稻分为badh2第2外显子突变类型、第7外显子突变类型和外显子未发生突变类型,同时明确了大多目前在上海等周边地区种植的香稻品种的badh2所属的突变位点.开展本研究为利用分子标记辅助选育香型水稻新品种研究奠定了重要的基础.     

大豆球蛋白研究以及在改良稻米营养品质中的应用

11S大豆球蛋白是大豆贮藏蛋白的重要成分,目前已发现6种有功能的大豆球蛋白,G1、G2、G3、G4、G5和G7,编码这些大豆球蛋白的基因家族分别是Gy1、Gy2、Gy3、Gy4、Gy5和Gy7。本文在简要介绍大豆球蛋白组分、结构及基因家族后,采用生物信息学方法分析比较了不同种类大豆球蛋白基因之间的序列同源性,并对不同大豆球蛋白基因的遗传距离作了分析;重点比较分析不同大豆球蛋白的氨基酸序列和组成,以及不同酸性肽和碱性肽中重要氨基酸的含量,提出了利用大豆球蛋白基因进行水稻营养品质改良研究的新思路和新策略。