【摘要】：[目的]對(duì)水稻粉質(zhì)胚乳突變體b140進(jìn)行表型分析和基因克隆,為闡明水稻淀粉合成機(jī)制奠定基礎(chǔ)。[方法]以粳稻品種‘W017’為野生型,測(cè)量‘W017’和突變體b140的農(nóng)藝性狀,分析籽粒的灌漿期干物質(zhì)積累量和理化性質(zhì),并觀察淀粉顆粒的結(jié)構(gòu);構(gòu)建b140與‘南京11’的F2群體,取隱性極端個(gè)體定位基因;利用qRT-PCR測(cè)定籽粒灌漿時(shí)期的淀粉合成相關(guān)基因表達(dá)量;測(cè)定相關(guān)淀粉合成酶活性。[結(jié)果]b140表現(xiàn)為粉質(zhì)胚乳,粒寬、粒厚和千粒質(zhì)量均顯著低于野生型,但粒長(zhǎng)和其他農(nóng)藝性狀無(wú)顯著變化。b140種子的總淀粉和直鏈淀粉含量均顯著低于野生型,而可溶性糖含量顯著高于野生型。掃描電鏡觀察b140胚乳淀粉粒呈球形或不規(guī)則形狀,排列疏松。突變基因定位在第1號(hào)染色體短臂56 kb的區(qū)間內(nèi),測(cè)序發(fā)現(xiàn)只有1個(gè)已知基因Os01g0179400發(fā)生突變。qRT-PCR結(jié)果顯示,與野生型相比,b140胚乳中淀粉合成相關(guān)基因的表達(dá)量出現(xiàn)不同程度的下調(diào)。b140胚乳中腺苷磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性顯著低于野生型。[結(jié)論]b140由于Os01g0179400基因發(fā)生突變,導(dǎo)致粉質(zhì)胚乳表型。Os01g0179400突變影響了淀粉合成相關(guān)基因的表達(dá)以及腺苷磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性。b140的發(fā)現(xiàn)對(duì)于了解水稻淀粉合成和調(diào)控的機(jī)制具有一定的意義。
【圖文】：

CTAGAGTTTGACCGCAGTGTGATGGATCCTGCCAGPS2bAACAATCGAAGCGCGAGAAAGCCTGTAGTTGGCACCCAGAAGPL2AGTTCGATTCAAGACGGATAGCCGACTTCCACAGGCAGCTTATTSSⅠGGGCCTTCATGGATCAACCCCGCTTCAAGCATCCTCATCSSⅡaGCTTCCGGTTTGTGTGTTCACTTAATACTCCCTCAACTCCACCATSSⅡbTAGGAGCAACGGTGGAAGTGAGTGAACGTGAGTACGTGACCAATSSⅢaGCCTGCCCTGGACTACATTGGCAAACATATGTACACGGTTCTGGGBSSⅠAACGTGGCTGCTCCTTGAATTGGCAATAAGCCACACACAGBSSⅡbAGGCATCGAGGGTGAGGAGCCATCTGGCCCACATCTCTA2結(jié)果與分析2．1b140表型分析野生型成熟種子的胚乳透明，，橫斷面致密均勻(圖1－A、C);b140成熟種子胚乳不透明，橫斷面呈粉質(zhì)(圖1－B、C)。圖1野生型與b140成熟籽粒表型Fig.1Phenotypeofwildtype(WT)andb140matureseedsb140成熟種子的千粒質(zhì)量、粒寬和粒厚均顯著低于野生型，但粒長(zhǎng)沒有顯著的差異，b140的株高、主穗長(zhǎng)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率等農(nóng)藝性狀與野生型相比均無(wú)顯著差異(表3)。圖2野生型與b140的干物質(zhì)積累量Fig.2DrymatteraccumulationofWTandb140表3野生型和b140的農(nóng)藝性狀Table3AgronomictraitsofWTandb140材料Materials株高/cmPlantheight主穗長(zhǎng)/cmLengthofpanicle每穗粒數(shù)Grainsperpanicle粒長(zhǎng)/mmLengthofgrain粒寬/mmWidthofgrain粒厚/mmThicknessofgrain千粒質(zhì)量/g1000-grainweight結(jié)實(shí)率/%SeedsettingrateWT120．8±6．723．2±1．5130．6±14．06．7±0．43．2±0．22．3±0．0123．8±0．389．3±5．4b140121．6±5．823．0±2．7128．5±15．76．7±0．33．0±0．2*2．2±0．02*21．0±0．1*88．9±4．3Note:*P＜0．05．Thesameasfollows．2．2野生型與b140灌漿期干物質(zhì)積累量灌漿動(dòng)態(tài)分析的結(jié)果表明:在開花10d后，野生型和b1

tent總淀粉含量/%Totalstarchcontent葡萄糖含量/(mg·g－1)Glucosecontent果糖含量/(mg·g－1)Fructosecontent蔗糖含量/(mg·g－1)SucrosecontentWT15．4±0．280．3±1．30．108±0．0110．012±0．0020．101±0．013b14014．1±0．3*75．8±0．3*0．138±0．009＊＊0．022±0．001＊＊0．297±0．012＊＊Note:＊＊P＜0．01．Thesameasfollows．2．4b140成熟種子掃描電鏡對(duì)b140和野生型種子的橫斷面進(jìn)行掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)野生型籽粒橫斷面的淀粉顆粒為多面體，排列緊密(圖3－A、B、C);而突變體籽粒橫斷面的淀粉顆粒多呈球形或不規(guī)則狀，排列疏松(圖3－D、E、F)。圖3野生型和b140胚乳中淀粉顆粒結(jié)構(gòu)Fig.3StructureofstarchgranulesintheendospermofWTandb140A，B，C:野生型;D，E，F(xiàn):b140。A，D:胚乳橫斷面，標(biāo)尺=1mm。B，E:胚乳中心區(qū)域(紅色矩形內(nèi))，標(biāo)尺=10μm。C，F(xiàn):胚乳邊緣區(qū)域(藍(lán)色矩形內(nèi))，標(biāo)尺=10μm。A，B，C:Wildtype;D，E，F(xiàn):b140．A，D:Endospermcross-section，bar=1mm．B，E:Thecentralareaofmatureendospermfromthecross-sectionsinAandDwasindicatedbyaredsquare，bar=10μm．C，F(xiàn):Theouterportionofmatureendospermfromthecross-sectionsinAandDwasindicatedbyabluesquare，bar=10μm．2．5米粉的尿素膨脹體積從圖4可見:在低濃度尿素溶液(0～3mol·L－1)中，b140和野生型米粉的膨脹體積沒有變化;隨著尿素濃度的逐漸增大，b140和野生型米粉的膨脹體積均逐漸變大;在5mol·L－1時(shí)兩者的差異顯著;在高濃度尿素溶液(9mol·L－1)中，兩者幾乎沒有差異。2．6b140突變位點(diǎn)的遺傳分析將b140與‘南京11’雜交，雜種F1自交產(chǎn)生F2群體，統(tǒng)計(jì)F2群體中正常胚乳和粉質(zhì)?
【作者單位】： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游粳稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/長(zhǎng)江流域雜交水稻協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)中心;
【基金】：江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(BE2015363) 江蘇省自主創(chuàng)新課題資助項(xiàng)目(CX(16)1029) 安徽省科技重大專項(xiàng)(16030701068)
【分類號(hào)】：S511

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本文編號(hào)：2524453