發(fā)布時間：2019-12-03 15:21

【摘要】：淀粉的組成與結(jié)構(gòu)是決定稻米品質(zhì)最主要的因素。淀粉分支酶(SBE)是水稻淀粉合成過程中的關(guān)鍵調(diào)控酶之一,有Os SBEI、Os SBEIIb和Os SBEIIa三種同工酶基因型。基因啟動子決定了基因的表達(dá)時間、部位及強度,對基因啟動子結(jié)構(gòu)的研究能夠在一定程度上說明基因的表達(dá)特性。本研究以直鏈淀粉含量超親變異的子代和親本及秈稻品種八十兒和糯稻品種龍稻8號為供試材料,通過盆栽試驗分析不同灌漿時期籽粒各淀粉組份含量、SBE活性、SBE同工酶基因型表達(dá)量以及克隆6個供試材料的Os SBEI、Os SBEIIb和Os SBEIIa啟動子,分析啟動子克隆序列的堿基變化和調(diào)控元件的變化等,旨在為闡明直鏈淀粉積累的調(diào)控機制及啟動子結(jié)構(gòu)變異與轉(zhuǎn)錄表達(dá)量的關(guān)系和創(chuàng)制品質(zhì)改良的分子手段提供理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:灌漿過程中6個供試材料的直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量呈直線增長,秈稻品種八十兒的直鏈淀粉積累量及積累速度優(yōu)于粳稻超親變異系品種優(yōu)于糯稻品種龍稻8號;直鏈淀粉含量低的品種,最高粘度、熱漿粘度和崩解值比較大,降低直鏈淀粉含量有利于提高稻米的蒸煮食味品質(zhì)。灌漿過程中籽粒SBE活性變化趨勢呈單峰曲線,在抽穗后20 d左右達(dá)到峰值后下降,直鏈淀粉含量高的品種其酶活性高于直鏈淀粉含量低的品種,即秈稻粳稻糯稻。灌漿過程中SBE同工酶基因型的轉(zhuǎn)錄表達(dá)量變化動態(tài)與酶活性變化動態(tài)一致,二者呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。OsSBEIIb在胚乳中的表達(dá)量最高,Os SBEI次之,Os SBEIIa最低,幾乎不表達(dá)。在6個供試材料的SBE同工酶基因型中,Os SBEIIb啟動子序列變異程度最低,與NCBI已公布的日本晴同源性高達(dá)99.93%,Os SBEI基因啟動子為99.20%,而Os SBEIIa基因啟動子為96.90%,但其變異程度卻最高。供試材料間各SBE同工酶基因型啟動子雖然有不同程度的堿基變異,但這些變異位點并沒有引起啟動子調(diào)控元件種類的變化,只是引起了數(shù)量上的變化。Os SBEI、Os SBEIIb和Os SBEIIa啟動子序列均包含多種順式作用元件,不僅包含基本核心調(diào)控元件、加強轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控元件、種子特異表達(dá)必需元件,還包含大量的光相應(yīng)相關(guān)元件、激素響應(yīng)相關(guān)元件、逆境誘導(dǎo)相關(guān)元件、組織表達(dá)相關(guān)元件等。超親變異子代各SBE同工酶基因型啟動子序列與親本存在不同程度的變異,Os SBEI只有1處堿基變化,該變化引起2種調(diào)控元件的改變;Os SBEIIb的堿基序列存在4處變化,引起了4種調(diào)控元件的改變;Os SBEIIa的5處堿基變化導(dǎo)致7種調(diào)控元件的改變。
【圖文】：

1.2.1 淀粉生物合成淀粉是葡萄糖高聚體，是細(xì)胞中碳水化合物最普遍的儲藏形式，淀粉在植物貯藏器官中的生物合成途徑如圖 1-1 所示。胚乳等貯藏器官中淀粉的積累與合成是通過一系列酶促反應(yīng)進行的，整個淀粉的生物合成可分為三個過程：腺苷二磷酸葡萄糖（ADPG）的產(chǎn)生、直鏈淀粉的合成、支鏈淀粉的合成。在水稻胚乳中，合成淀粉的原料來自于植物葉片光合作用產(chǎn)生的碳水化合物，即蔗糖，通過篩管等結(jié)構(gòu)將其運輸至胚乳細(xì)胞。蔗糖在胞液中蔗糖合酶的作用下分解為果糖和脲苷二磷酸葡萄糖（UDPG），果糖在果糖激酶的作用下生成 6-磷酸果糖（F-6-P），UDPG 在脲苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的作用下生成 1-磷酸葡萄糖（G-1-P），然后 F-6-P 在葡萄糖磷酸變構(gòu)酶的作用下生成 6-磷酸葡萄糖（G-6-P），而 G-1-P 在胞質(zhì)葡萄糖磷酸變位酶的作用下生成 G-6-P，生成的 G-6-P 在己糖-磷酸轉(zhuǎn)運體的作用下進入造粉體中，在葡萄糖磷酸變位酶的作用下生成 G-1-P，然后，G-1-P 在 ADP 葡萄糖焦磷酸化酶（AGPP）作用下生成 ADPG。隨后 ADPG 在顆粒結(jié)合型淀粉合成酶（GBSS）和可溶性淀粉合成酶（SSS）的作用下產(chǎn)生線性的α-1,4 糖苷鍵組成的淀粉鏈，然后以線性α-1,4 葡萄糖鏈為底物，在淀粉分支酶（SBE）的作用下作用下引入α-1,6 糖苷鍵形成具有分支結(jié)構(gòu)的支鏈淀粉，并進一步在脫分支酶（DBE）、磷酸化酶和葡萄糖轉(zhuǎn)移酶的作用下對其淀粉結(jié)構(gòu)進行修飾，最后合成具有一定結(jié)構(gòu)特性的直鏈淀粉和支鏈淀粉。1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)

前 言直鏈淀粉（Amylose）為無分支的螺旋結(jié)構(gòu)，由α-1,4 糖苷鍵連接而成，見圖 1-2。植物直鏈淀粉的合成由淀粉粒結(jié)合淀粉合成酶（Granule bound starch synthase, GBSS）催化[5]，該酶有 GBSSI 和 GBSSII 兩種同工型，見表 1-1。GBSSI 主要負(fù)責(zé)催化合成貯藏器官中的直鏈淀粉，對直鏈淀粉的延長起主導(dǎo)作用，是直鏈淀粉合成所必須的，也負(fù)責(zé)支鏈淀粉中較長葡聚糖鏈的形成；GBSSII 負(fù)責(zé)葉片和非貯藏器官中直鏈淀粉的合成[6-9]。稻米直鏈淀粉的高低受遺傳因素控制，，目前有三種觀點[10-12]：受一對主效三倍體核基因-Wx 基因控制、受兩對互補顯性基因控制、受不同位點的等位基因控制。國際水稻所根據(jù)直鏈淀粉不同，將水稻劃分為以下幾個等級：以粳稻為基礎(chǔ)，糯性（1-2%）和非糯性（>2%）。非糯性稻米還可以分為：極低（2-10%）、低（10-20%）和中等（20-25%），高含量可分為中高（25-27%）和高含量（>27%）。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S511

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭麗君;葛根淀粉積累的生理及分子基礎(chǔ)研究[D];廣西大學(xué);2018年

本文編號：2569244