水稻超親變異系胚乳GBSS1和ISAs基因表達(dá)特性及對氮素響應(yīng)分析.pdf

1、淀粉占食用稻米部分干重90％以上，稻米中直鏈淀粉含量(AC)與支鏈淀粉(APC)的精細(xì)結(jié)構(gòu)直接影響稻米的蒸煮食味品質(zhì)，針對不同淀粉組分積累特異性及遺傳機(jī)制的研究能夠為改良稻米品質(zhì)提供重要的理論依據(jù)。水稻灌漿期是重要的淀粉積累時期，也是籽粒中各淀粉合成相關(guān)酶的催化活躍時期，以ADP-焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合成酶(SS)、淀粉分支酶(SBE)及淀粉去分支酶(DBE)這四種酶為基礎(chǔ)構(gòu)建了淀粉合成的酶促網(wǎng)絡(luò)。異淀粉酶(ISA)屬于DB

2、E家族，以支鏈淀粉和植物糖原為底物，能夠特異性的水解α-1，6-糖苷鍵，去除錯誤分支，幫助形成正常的支鏈淀粉結(jié)構(gòu)。
　　本研究以兩個AC值出現(xiàn)超親變異的穩(wěn)定粳稻雜交后代和親本及糯稻品種龍稻8號為供試材料，測定灌漿不同時期胚乳各淀粉組分的含量、ISA活性和ISAs的mRNA表達(dá)量以及三者間的相關(guān)性分析，氮素營養(yǎng)與ISAs和GBSS1基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)量關(guān)系等，探討直鏈淀粉含量差異形成特點及遺傳變異原因，分析異淀粉酶對淀粉組含量的影響方式，

3、就直鏈淀粉含量這一數(shù)量性狀產(chǎn)生超親變異的分子機(jī)理方面給予補(bǔ)充，對水稻淀粉品質(zhì)形成的氮素響應(yīng)提供分子依據(jù)。
　　研究結(jié)果表明:灌漿過程中的前20天是淀粉含量的決定期，這一時期內(nèi)總淀粉含量(SC)達(dá)到成熟稻米的90％以上;灌漿過程中直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量的增長方式呈S型曲線，直鏈淀粉的快速增長時期遲于支鏈淀粉，即灌漿早期及中期胚乳中優(yōu)先積累支鏈淀粉;糯稻品種的淀粉積累量及積累速度優(yōu)于非糯稻品種;胚乳AC受遺傳調(diào)控，高AC品種的

4、AC值在灌漿各時期均高于低AC品種。
　　灌漿過程中非糯稻品種胚乳中ISA活性變化趨勢接近單峰曲線;10d中等活性——15d快速上升達(dá)到活性峰值——20d酶活性迅速下降到峰值一半以下——25d、30d活性低，與直鏈淀粉的積累動態(tài)呈負(fù)相關(guān)，與支鏈淀粉呈正相關(guān);糯稻中酶活性變化動態(tài)趨勢與非糯稻品種不同，表現(xiàn)為隨著灌漿過程近線性增長，與各淀粉組分含量都呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，糯稻中淀粉合成途徑與非糯稻品種不同。
　　灌漿過程中ISA1

5、的轉(zhuǎn)錄動態(tài)與ISA活性動態(tài)一致，二者呈正相關(guān)關(guān)系;ISA2的轉(zhuǎn)錄表達(dá)量為灌漿早期高水平表達(dá)隨后迅速降低保持低水平表達(dá);ISA3的轉(zhuǎn)錄量在灌漿過程中波動較小，但仍然表現(xiàn)為灌漿中、后期表達(dá)量高于前期，即ISA1是編碼ISA的主控基因，表達(dá)量直接影響酶活性。灌漿中期ISA1表達(dá)量較高的品種往往胚乳的AC值較低。GBSS1的表達(dá)趨勢在高AC和低AC品種間有所不同，往往高AC品種后期表達(dá)量高于中期，而低AC品種中則是在灌漿中期的表達(dá)量較高。