水稻生育酚全基因組關(guān)聯(lián)分析及花青素代謝途徑遺傳改良.pdf

1、水稻是我國主要的糧食作物之一。維生素E(VE)是植物體內(nèi)的一種抗氧化劑，對植物體具有保護作用;花青素是植物體類黃酮物質(zhì)中的一類，某些水稻品種可合成（如黑米品種）。維生素E和花青素對人體具有醫(yī)學(xué)保健功能。目前育種家很少以維生素E含量作為育種目標，以黑米即種子花青素含量為育種目標的研究也較少。水稻種子即通常所稱的糙米在植物學(xué)上稱為果實，成熟的水稻種子中，維生素E和花青素均主要存在于果皮、種皮及糊粉層中，在胚乳中沒有或者極少量的積累。當糙米加

2、工成精米后，果皮、種皮及糊粉層均以米糠的形式成為副產(chǎn)品，人類食用的主要為水稻的胚乳部分。因此，目前黑米的烹飪均以糙米為原料，嚴重影響黑米的口感?；谝陨险J識，我們提出“黑色胚乳之夢”的研究目標。希望在水稻胚乳中積累維生素E、維生素A及原花青素或花青素，增加水稻的營養(yǎng)價值，通過生物強化，為人類尤其是貧苦地區(qū)的營養(yǎng)健康做出貢獻。
　　基于“黑色胚乳之夢”，本研究獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　1)利用本實驗室收集的533份水稻微核

3、心種質(zhì)資源，通過收集和測量在武漢和鄂州兩點3種生育酚(α，δ，γ)的含量，進行全基因組關(guān)聯(lián)分析。分析結(jié)果表明γ-TMT基因及OsMPBQ-MT2基因在群體中存在多態(tài)性并影響γ-生育酚的含量。
　　2)創(chuàng)建水稻黑米品種黑帥的化學(xué)誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)誘變突變體庫，從中鑒定出67株與花青素積累相關(guān)的突變體。這些突變體可分為3類:第1類葉片為綠色且種子為白色;第2類為葉片為綠色且種子為紫色;第3類為葉片為紫色且種子為白色。

4、　　3)完成黑帥基因組測序二代測序工作，測序覆蓋度為基因組的約25X。同時完成黑帥發(fā)芽后14d的幼苗和根的轉(zhuǎn)錄組測序并進行了重新組裝。重新組裝結(jié)果和數(shù)據(jù)庫結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)7個結(jié)構(gòu)基因中，除OsDFR在參考基因組中為截短的序列外，其余的測序結(jié)果和數(shù)據(jù)庫中結(jié)果相同;分析的3個轉(zhuǎn)錄因子中，OsB2共有兩個轉(zhuǎn)錄本，OsC1存在5個轉(zhuǎn)錄本，OsRa存在10個轉(zhuǎn)錄本。在突變體庫中各選取一個第2類(AM19)和第3類突變體(AM90)，并以黑帥為對

5、照，取發(fā)芽后14d的幼苗和根進行轉(zhuǎn)錄組測序。通過SNP分析，初步判定AM19中OsC1發(fā)生錯義突變，AM90中OsB2可能發(fā)生突變。
　　4)構(gòu)建黑帥(HS)和水稻粳稻品種中花11(ZH11)雜交F2群體，包含328個家系。分別統(tǒng)計F2代中莖稈、葉鞘、葉枕、葉耳、葉舌、葉片、穎殼和種皮等組織部位的表型。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，紫色性狀由多基因控制。
　　5)綜合已有的文獻信息及自己的實際工作結(jié)果，以黑帥為模板擴增花青素代謝途徑中重要的7個

6、結(jié)構(gòu)基因（OsCHS,OsCHI,OsF3H,OsF3'H,OsDFR，OsANS和OsUGF，進行轉(zhuǎn)基因育種。同時以白米品種Chao2-10為受體，轉(zhuǎn)化OsC1。OsC1的超表達單株中，莖稈和葉片有花青素積累。
　　6)根據(jù)紅米品種RH和白米品種TN1F3代種皮顏色紅:白符合3∶1分離，采用集群分離分析(BSA)方法，利用水稻RICE6K芯片對紅米及白米混合池進行分析。芯片結(jié)果顯示，RH和TN1米顏色的差異是由Rc基因引起。選擇