【摘要】：光合產(chǎn)物在水稻源庫系統(tǒng)中主要是以淀粉和可溶性糖的形式進行代謝及轉運,淀粉的代謝速率和可溶性糖轉運效率決定了水稻源庫流三者的關系,進而影響水稻的產(chǎn)量和品質。從水稻葉片固定CO2到胚乳中儲藏淀粉的合成,OsGWD1、OsMEX1、OspGlcT、OsAGPS2和OsAGPL2等基因的編碼產(chǎn)物在淀粉和可溶性糖的代謝及轉運過程中發(fā)揮著重要作用。根據(jù)各基因在模式植物中的功能研究結果,我們構建了各基因相應的過表達和CRISPR/Cas9基因敲除轉基因水稻,并進一步篩選出代表性轉基因純合系,對其生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質等性狀進行系統(tǒng)分析,探討調控各基因表達對水稻形態(tài)建成、產(chǎn)量和品質的影響,從而為高產(chǎn)優(yōu)質育種實踐提供豐富的基因資源和遺傳材料。相關研究結果如下:1、創(chuàng)建了 OsGWD1、OsMEX1OspGlcT、OsAGPS2OsAGT、過量表達轉基因水稻,目的基因表達分析顯示所有構建都順利導入受體并成功表達。另外,我們還利用CRISPR/Cas9基因定點編輯技術編輯OsGWD1、OsMEX1、OspGlcT、OsAGPT、和OsAGPL2基因外顯子區(qū)特異的靶位點,并成功獲得各基因的功能缺失突變體。2、OsGWD、基因過表達引起水稻株高變高,籽粒變長變窄,千粒重增加。同時稻米的熱力學特性發(fā)生改變,糊化溫度顯著上升,熱焓值總體提高,并且增強了種子萌發(fā)過程中的耐旱性。敲除OsGWD1基因導致水稻分蘗數(shù)減少,但粒型變化與過表達一致,其他如千粒重、稻米品質等性狀并未發(fā)生明顯變化。3、同時過表達OsMEX1和OspGlcT基因引起水稻分蘗數(shù)減少、株高變高、籽粒變長變窄及千粒重增加。此外,過表達稻米的起始糊化溫度To、峰值糊化溫度Tp、終止糊化溫度Tc和熱烚值ΔH都明顯升高。在ABA脅迫下,野生型對照幼苗的葉綠素含量下降,而過表達水稻葉綠素含量有所提高;低溫脅迫下,過表達材料表現(xiàn)出一定的耐寒性。分別敲除OsMEX1和OspGlcT的單基因突變體表現(xiàn)出分蘗數(shù)減少,株高和千粒重降低,以及籽粒變長變窄的表型,而稻米品質未發(fā)生明顯變化。4、同時過表達OsAGPS2和OsAGPL2可引起轉基因水稻的表觀直鏈淀粉含量有所下降,而堊白和膠稠度也有一定變化。敲除OsAGPS2基因導致水稻出現(xiàn)灌漿受阻,籽�？諝がF(xiàn)象嚴重,極大影響了水稻的產(chǎn)量與種子育性。而敲除OsAGPL2基因后,水稻的千粒重有一定程度的降低,同時表觀直鏈淀粉含量有所上升。
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S511
【圖文】：

的直接底物，而Ｇ１Ｐ則是ＡＤＰＧ合成的前體，Ｇ１Ｐ在細胞質ＡＤＰＧａｓｅ的作用下生成ＡＤＰＧ，??再進入造粉體。有研究指出，Ｇ１Ｐ轉化成ＡＤＰＧ并不是在細胞質中完成，而是由假定的??Ｇ１Ｐ轉運蛋白進入造粉體，然后在造粉體中合成ＡＤＰＧ?（圖１．４）。造粉體中富集了顆粒結??合型淀粉合酶（ＧＢＳＳ）、可溶性淀粉合酶（ＳＳｓ）、淀粉分支酶（ＢＥｓ）和淀粉去分支酶??（ＤＢＥｓ）等與淀粉合成直接相關酶類，ＡＤＰＧ經(jīng)ＧＢＳＳ催化后合成直鏈淀粉，支鏈淀粉的??合成則需要ＳＳｓ先將葡聚糖的ａ－ｌ，４－糖昔鍵連接生成ａ－１，４－葡聚糖，再由ＢＥｓ生成分支，??最后ＤＢＥｓ將多余分支去除完成支鏈合成⑷。（圖１．２）??

植物中都存在編碼ＧＷＤ蛋白的核酸序列和氨基酸序列［３６］。馬鈴薯ＧＷＤ蛋白分子質量約??為１６０ＫＤ，包含了?１４６１個氨基酸，蛋白結構是由１個Ｎ－黏性末端轉移肽，２個淀粉結構??域和２個Ｃ末端構成（圖１．３）。ＧＷＤ蛋白的Ｃ－末端域序列與丙酮酸磷酸二激酶（ｐｙｒｕｖａｔｅ??ｏｒｔｈｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ?ｄｉｋｉｎａｓｅ，ＰＰＤＫ）有很高的同源性，且存在保守的組氨基酸殘基［３７］。??ＧＷＤ對植物的表型研宄己經(jīng)在不同的模式作物中開展過，缺少ＧＷＤ的擬南芥突變??體（ｗｄ）能夠在淀粉水解酶含量保持不變的同時提高淀粉積累量，這類突變體在日間積??累淀粉，但夜間不能有效地降解淀粉因而植株表現(xiàn)出矮化的表型［３８］。在馬鈴薯中對ＧＭ??基因進行ＲＮＡ干擾也產(chǎn)生了類似的葉片淀粉富集表型［３２ｈ而在塊莖中特異性干擾則會導??致塊莖顯著變小，數(shù)量顯著增加［３１］。番茄和日本蓮缺乏ＧＷＤ則會表現(xiàn)出花粉育性下降，??花粉粒結構不完整的表型，推測是花粉淀粉過量造成的ＡｎｄｒｅｗＦ等人（２０１５）通過??抑制Ｇ灰Ｄ基因在小麥胚乳中的表達，發(fā)現(xiàn)小麥籽粒在粒長、粒寬和千粒重等產(chǎn)量性狀方??面增加

ａ螺旋都有１５個。對二聚體表面的氫鍵進一步分析，兩個ＬＳ之間通過１９個氫鍵和２８個??疏水分子連接，兩個ＳＳ間通過２７個氫鍵和３８個疏水分子固定，大小亞基間則分別通過??４個氫鍵１５個疏水分子、１０個氫鍵１９個疏水分子連接（圖１．４）。??
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本文編號：2887007