本文關鍵詞：稻米淀粉理化性質(zhì)的研究及通過基因工程提高稻米直鏈淀粉含量

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【摘要】：改良稻米的蒸煮食用品質(zhì)已成為近年來我國水稻研究的熱點和重點,稻米的蒸煮食用品質(zhì)主要由直鏈淀粉含量(AC)決定。為了提高直鏈淀粉含量,目前主要通過兩種途徑：第一,誘導淀粉合成相關基因突變,從中選擇高直鏈淀粉含量的突變體；第二,利用轉基因的方法人工調(diào)控淀粉合成相關基因的表達,從而改變稻米淀粉的結構和組成,最終培育符合生產(chǎn)需求的水稻新品種。為了改良并提高現(xiàn)有水稻品種的直鏈淀粉含量,我們主要進行了以下幾方面的研究,主要研究結果如下：1.本研究分別測定了5個不同AC品種稻米籽粒淀粉的理化性質(zhì),結果表明它們籽粒淀粉顆粒特征和糊化溫度都不相同。接下來我們對它們發(fā)育種子(開花后3、5、7天)的10個淀粉合成關鍵基因進行了Q-PCR檢測,結果表明,Wx、RBE1和RBE3在水稻發(fā)育中的種子中表達豐富且在不同品種間差異較大,其中Wx基因在發(fā)育中胚乳的表達豐度與AC值的大小呈正相關。2.本實驗室從通過Tilling篩選和基因測序一批經(jīng)EMS誘變后的中花11的突變體群體,鑒定出一個在BE Ⅱa (RBE4)基因的第四個外顯子上有一個G到A的單堿基突變的純和突變體,這個堿基的改變導致此處的氨基酸由絲氨酸(S)變?yōu)榱颂於０?N)。對BE Ⅱa基因進行蛋白質(zhì)結構域分析發(fā)現(xiàn),該突變位點位于蛋白質(zhì)的非保守區(qū)域中,接下來通過對中花11和突變體的BE Ⅱa基因做定量表達分析,結果也表明該基因表達量在二者之間并無明顯差異。對該突變體稻米淀粉的理化性質(zhì)檢測結果表明,該突變體的AC與野生型相比有一定程度增加,平均增加比例為4.97%,且突變體的糊化溫度類型也由原來野生型中等(70-74℃)變?yōu)榈偷?≤70℃)。對它們的淀粉顆粒進行電鏡掃描觀察發(fā)現(xiàn)突變體的淀粉顆粒與野生型相比變大且輪廓不明顯,此外它們的大小、形態(tài)相同且無規(guī)律,但排列較為緊湊。3.根據(jù)查閱的文獻資料以及我們前期的實驗結果,我們發(fā)現(xiàn)Wx、RBE1和RBE3這三個基因對水稻籽粒的直鏈淀粉含量影響較大。我們利用RT-PCR的方法,從秈稻品種IR36的未成熟種子中克隆到完整的水稻W(wǎng)x基因的cDNA編碼區(qū)、水稻胚乳特異性啟動子GluB1以及水稻淀粉分支酶基因RBE1基因片段。構建了Wx過表達與RBE1干涉結合的多基因復合表達載體,并以GluB1啟動子調(diào)控這兩個基因的轉錄表達。將構建好水稻多基因表達載體導入受體秈稻品種IR36ae (amylose extender),篩選鑒定陽性轉基因植株。
【關鍵詞】：稻米品質(zhì) 直鏈淀粉含量 Wx RBE1 轉基因技術
【學位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S511
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文獻綜述11-25
• 1.1 稻米淀粉的組成與品質(zhì)評價11-14
• 1.1.1 稻米胚乳淀粉的組成11
• 1.1.2 稻米淀粉的組成11-12
• 1.1.3 稻米淀粉的結構12
• 1.1.4 稻米品質(zhì)評價12-14
• 1.2 淀粉的合成關鍵酶及其基因研究進展14-19
• 1.2.1 水稻淀粉的生物合成14
• 1.2.2 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)14-15
• 1.2.3 顆粒結合型淀粉合成酶(GBSS)15-16
• 1.2.4 可溶性淀粉合成酶(SSS)16
• 1.2.5 淀粉分支酶(SBE)16-17
• 1.2.6 淀粉去分支酶(DBE)17
• 1.2.7 淀粉合成相關酶及基因概要17-19
• 1.3 基因工程改良稻米淀粉品質(zhì)研究進展19-20
• 1.4 與水稻直鏈淀粉含量相關的重要基因及其分子生物學研究進20-22
• 1.4.1 直鏈淀粉的用途20
• 1.4.2 Wx基因20-21
• 1.4.3 RBE3基因21
• 1.4.4 RBE1基因21-22
• 1.5 本文目的及意義22-25
• 1.5.1 水稻籽粒灌漿過程中淀粉合成關鍵酶活性與直鏈淀粉含量的關系23
• 1.5.2 基因工程改良稻米淀粉品質(zhì)23-25
• 第二章 水稻籽粒灌漿過程中淀粉合成相關基因與直鏈淀粉含量的關系25-39
• 2.1 實驗材料、試劑和儀器25-26
• 2.1.1 實驗材料25
• 2.1.2 實驗試劑25
• 2.1.3 實驗儀器25-26
• 2.2 實驗方法26-31
• 2.2.1 實驗材料的準備26
• 2.2.2 RNA的提取、純化和反轉26-29
• 2.2.3 水稻成熟種子直鏈淀粉含量測定29-30
• 2.2.4 稻米糊化溫度測定30-31
• 2.2.5 籽粒橫斷面掃描電鏡觀察31
• 2.3. 實驗結果31-37
• 2.3.1 實驗材料的觀察與鑒定31
• 2.3.2 理化性質(zhì)分析31-37
• 2.4 討論37-39
• 第三章 中花11BEⅡa純合突變體篩選與鑒定39-49
• 3.1 實驗材料和方法39
• 3.1.1 實驗材料39
• 3.1.2 實驗試劑及試劑盒39
• 3.1.3 實驗儀器39
• 3.2 實驗方法39-42
• 3.2.1 CTAB法提取葉片總DNA39
• 3.2.2 普通PCR反應39-40
• 3.2.3 高保真PCR反應40-41
• 3.2.4 瓊脂糖凝膠電泳41
• 3.2.5 水稻成熟種子直鏈淀粉含量測定41
• 3.2.6 稻米糊化溫度測定41
• 3.2.7 籽粒橫斷面掃描電鏡觀察41-42
• 3.3 結果與分析42-47
• 3.3.1 BEⅡa基因突變后對中花11農(nóng)藝性狀的影響42
• 3.3.2 BEⅡa突變體的Tilling篩選結果42-43
• 3.3.3 測序比對鑒定出BEⅡa基因的突變位點43-44
• 3.3.4 BEⅡa基因的蛋白質(zhì)功能域分析44-45
• 3.3.5 BEⅡa基因定量檢測45
• 3.3.6 突變體直鏈淀粉含量(AC)的變異45-46
• 3.3.7 突變體糊化溫度的變異46-47
• 3.3.8 淀粉顆粒電鏡掃面觀察47
• 3.4 討論47-49
• 第四章 基因工程提高稻米直鏈淀粉含量49-59
• 4.1 實驗材料49-50
• 4.1.1 植物受體材料49
• 4.1.2 質(zhì)粒和菌株49
• 4.1.3 實驗所用培養(yǎng)基及配方49-50
• 4.2 實驗方法50-52
• 4.2.1 Wx基因過表達載體的構建50
• 4.2.2 RBE1 RNAi載體構建50-51
• 4.2.3 遺傳轉化及陽性植株鑒定51-52
• 4.3 結果與分析52-56
• 4.3.1 植物受體材料的鑒定53-55
• 4.3.2 淀粉合成關鍵酶轉基因載體的鑒定55-56
• 4.3.3 愈傷組織的誘導侵染與分化再生56
• 4.4 討論56-59
• 4.4.1 稻米品質(zhì)改良的途徑及意義56-58
• 4.4.2 本研究對于稻米品質(zhì)改良的意義58-59
• 參考文獻59-67
• 致謝67-68

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本文編號：847024