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理方面給予補充，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。