水稻淀粉生物合成途徑中關鍵酶基因分子標記的開發(fā)及應用.pdf

1、稻米品質主要是指稻米的淀粉品質，因此淀粉品質改良是水稻優(yōu)質育種的一個重要目標。淀粉主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種類型組成，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的比例及支鏈淀粉的精細結構共同決定了稻米的淀粉品質。直鏈淀粉主要由Wx基因編碼的顆粒結合型淀粉合成酶負責合成，目前人們對直鏈淀粉的遺傳研究比較透徹，但就Wx復等位基因與水稻糊化溫度(GT)、膠稠度(GC)之間的關系如何，Wx各復等位基因在對品質主要指標影響方面的相互關系如何，以及如何有效地開展水稻

2、分子標記輔助品質育種等一系列問題還有待進行深入研究。支鏈淀粉合成過程比較復雜，主要由可溶性淀粉合成酶(SS)、淀粉分支酶(SBE)及淀粉脫分支酶(SDBE)協(xié)同催化合成，且每一種酶又有許多的同工型。由于支鏈淀粉合成的復雜性，以往人們對其研究較少。隨著水稻基因組測序完成，秈稻93-11及粳稻Nipponbare的全基因組序列已經公布，通過比較秈、粳亞種相應基因序列，可獲得這些基因的多態(tài)性區(qū)域，并據此開發(fā)序列標簽標記，對飽和遺傳圖譜、圖位克

3、隆、基因功能分析、遺傳多樣性揭示等具有重要的作用。為此，本研究一方面分析了水稻Wx基因的遺傳多態(tài)性與米質主要指標AC、GC和GT之間的相關性；另一方面開發(fā)了支鏈淀粉合成相關基因的序列標簽標記，并分析了分支酶及脫分支酶基因遺傳多態(tài)性與稻米淀粉理化性質間的關系。其主要結果如下： 1.基于水稻秈、粳亞種序列數(shù)據庫比對，成功開發(fā)了9個標記，其中ADPG焦磷酸化酶基因(Age)標記1個AP1280-EcoRV；淀粉分支酶Ⅰ基因(Rbe1)

4、標記4個，分別為RB2504B、RB3174、RB3828和RB10420-ACCⅡ；分支酶Ⅲ基因(Rbe3)標記2個，分別為RB1062和RB10637；異淀粉酶基因(Iso)標記1個Iso5980B及R酶基因(Pul)標記1個R114/113。 2.利用分支酶基因標記對供試材料進行檢測，并分析Rbe1、Rbe3基因遺傳多態(tài)性與稻米淀粉理化特性間的關系。結果表明：非糯材料中糊化溫度變異主要與RB3828和RB1062揭示兩個多

5、態(tài)性位點的加性效應或非等位基因互作效應的控制，且可能受RB3174標記的遺傳多態(tài)性位點相關；而非糯材料中膠稠度的變異可能受Rbe3基因超顯性效應或加性效應控制；另外水稻糯性突變對淀粉理化特性的變異會產生顯著性影響，即控制水稻糯性突變的基因可能是水稻淀粉理化性質變異的主效基因。 3.利用分支酶基因標記對供試材料進行檢測，并分析Iso、Pul基因遺傳多態(tài)性與稻米淀粉理化特性間的關系。結果表明：在非糯材料中，糊化溫度的高低受Pul基因

6、的顯性效應及異淀粉酶基因的上位性效應共同控制；熱漿粘度的變異與標記Iso5980B揭示的多態(tài)性位點有顯著的相關性，與標記R114/113揭示的多態(tài)性位點無關，即熱漿粘度主要受異淀粉酶基因調控，與R酶基因的遺傳多樣性無顯著的相關性。 4.利用RM190和484/W2R-ACCⅠ標記分析了50個非糯水稻品種的Wx基因的等位性變異，其中：RM190揭示出7種(CT)n純合變異類型和1種雜合類型，分別為(CT)20、(CT)19、(CT

7、)18、(CT)17、(CT)14、(CT)11、(CT)10和(CT)11/(CT)18，并以(CT)11和(CT)18兩種類型為主；484/W2R-ACCⅠ共揭示出2種純合類型和1種雜合類型，分別為G/G型、T/T型及G/T型；(CT)11大多為G/G型，(CT)18大多為T/T型，這兩個標記可將供試材料劃分為10種等位基因變異類型。進一步分析表明，RM190揭示的Wx基因多態(tài)性可以解釋直鏈淀粉含量變異的59.3％；484/W2R-