在谷類作物中淀粉含量占種子干重的60%-90%,對作物產(chǎn)量的形成具有重要意義。淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成,其比例影響稻米的品質(zhì)及其商品價值。迄今已報道很多淀粉合成酶基因和其他調(diào)控因子,但對淀粉合成的分子機制仍然不完全清楚,因此,鑒定、解析新的參與淀粉合成的基因具有重要的科學意義。在本研究中,我們從日本晴組培過程中產(chǎn)生的突變體中篩選到了一個堊白突變體osbt1并開展了深入研究,結(jié)果如下:1.突變體brittle1（osbt1）稻米外觀和理化品質(zhì)發(fā)生了改變。稻米呈現(xiàn)出心白的表型;胚乳細胞中間部分淀粉顆粒變圓,排列疏松;總淀粉含量和直鏈淀粉含量分別降低了2.17%和2.45%,支鏈淀粉中短鏈增加,中長鏈減少;突變體淀粉的粘度值降低到野生型的68%;糊化溫度降低了3℃;在3-4M的尿素溶液中淀粉的膨脹體積與野生型差異最明顯。這些結(jié)果說明OsBT1基因?qū)ε呷榧毎械矸鄣暮铣珊苤匾?.突變體osbt1的胚乳細胞中復合淀粉顆粒的發(fā)育不正常。突變體胚乳細胞中存在大量散亂分布的單個淀粉顆粒和體積較小的淀粉顆粒;造粉體的膜結(jié)構(gòu)在胚乳發(fā)育前期就開始降解,不能形成正常的復合淀粉顆粒。該結(jié)果說明OsBT1基... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學院北京市

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【學位級別】：博士

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博士學位論文評閱人、答辯委員會簽名表
摘要
abstract
英文縮略表
第一章 引言
    1.1 淀粉的生物合成
        1.1.1 淀粉的結(jié)構(gòu)
        1.1.2 淀粉合成的分子機制
        1.1.3 淀粉合成前體ADPG的形成
        1.1.4 直鏈淀粉的合成
        1.1.5 支鏈淀粉的合成
        1.1.6 淀粉顆粒的起始
        1.1.7 淀粉顆粒膜結(jié)構(gòu)的研究
        1.1.8 水稻胚乳中復合淀粉顆粒的形成
    1.2 淀粉生物合成的相關調(diào)控
        1.2.1 淀粉生物合成基因的表達調(diào)控
        1.2.2 淀粉合成相關酶的協(xié)同調(diào)節(jié)作用
        1.2.3 影響淀粉合成的其他基因
    1.3 淀粉合成與稻米品質(zhì)的相關性研究
        1.3.1 淀粉合成與稻米的外觀品質(zhì)
        1.3.2 淀粉合成與稻米的蒸煮食味品質(zhì)
    1.4 BTs蛋白的研究進展
        1.4.1 BTs蛋白結(jié)構(gòu)分析
        1.4.2 BTs蛋白的分類
        1.4.3 BTs相關突變體
    1.5 本研究的目的和意義
第二章 水稻堊白突變體osbt1的表型鑒定
    2.1 材料與方法
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗方法
            2.1.2.1 種子千粒重的測定
            2.1.2.2 成熟種子自然橫斷面掃描電鏡觀察
            2.1.2.3 種子灌漿過程中干物質(zhì)積累測定
            2.1.2.4 胚乳半薄切片制備及淀粉顆粒染色觀察
            2.1.2.5 胚乳樣品的透射電鏡觀察
            2.1.2.6 種子中總淀粉含量的測定
            2.1.2.7 直鏈淀粉含量的測定
            2.1.2.8 總蛋白含量的測定
            2.1.2.9 總脂肪含量的測定
            2.1.2.10 米粉支鏈淀粉鏈長分布測定
            2.1.2.11 RVA譜分析
            2.1.2.12 米粉的糊化溫度測定
            2.1.2.13 米粉的尿素膨脹
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 osbt1突變體的胚乳中淀粉的合成存在明顯的缺陷
        2.2.2 osbt1突變體的胚乳細胞中存在異常的復合淀粉顆粒
        2.2.3 osbt1突變體胚乳中淀粉的理化性質(zhì)發(fā)生改變
    2.3 小結(jié)
        2.3.1 osbt1突變體表現(xiàn)堊白表型，胚乳中淀粉的合成存在明顯的缺陷
        2.3.2 osbt1突變體胚乳細胞中存在異常的復合淀粉顆粒
        2.3.3 osbt1突變體胚乳淀粉的理化性質(zhì)發(fā)生改變
第三章 OsBT1基因的圖位克隆與功能互補
    3.1 材料與方法
        3.1.1 定位群體種植
        3.1.2 實驗方法
            3.1.2.1 水稻葉片基因組DNA的提取（SDS法）
            3.1.2.2 PCR擴增
            3.1.2.3 PCR產(chǎn)物檢測
            3.1.2.4 分子標記的篩選、開發(fā)和基因定位
            3.1.2.5 候選基因的預測和測序
            3.1.2.6 轉(zhuǎn)基因載體的構(gòu)建和遺傳轉(zhuǎn)化
            3.1.2.7 轉(zhuǎn)基因陽性植株的鑒定
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 osbt1突變體的遺傳分析
        3.2.2 OsBT1基因的圖位克隆和候選基因鑒定
    3.3 小結(jié)
        3.3.1 OsBT1編碼一個新的參與淀粉合成的關鍵基因
        3.3.2 OsBT1參與水稻胚乳中復合淀粉顆粒的形成
第四章 OsBT1功能分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 實驗材料
        4.1.2 RNA提取
        4.1.3 第一鏈cDNA的合成
        4.1.4 Real-time PCR
        4.1.5 OsBT1蛋白遺傳進化樹分析及其同源蛋白的氨基酸序列比對
        4.1.6 OsBT1蛋白結(jié)構(gòu)域和三維結(jié)構(gòu)預測
        4.1.7 GUS活性染色
        4.1.8 煙草表皮細胞瞬時侵染方法
        4.1.9 煙草原生質(zhì)體分離及亞細胞定位
        4.1.10 淀粉活性膠染色及酶譜分析
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 OsBT1編碼一個含有MCF結(jié)構(gòu)域的膜蛋白
        4.2.2 OsBT1基因的組織表達模式分析
        4.2.3 OsBT1的亞細胞定位分析
        4.2.4 淀粉合成相關基因qRT-PCR分析及淀粉合成酶的活性檢測
    4.3 小結(jié)
        4.3.1 OsBT1和其同源基因?qū)儆诤鼙Ｊ氐闹参锼赜械囊活惢蚣易?br>        4.3.2 OsBT1在胚乳中特異表達
        4.3.3 OsBT1是一個質(zhì)體定位蛋白
        4.3.4 OsBT1基因的突變影響淀粉合成相關基因的表達和相關酶的活性
第五章 全文結(jié)論與討論
    1 OsBT1是一個新的調(diào)控淀粉合成的關鍵基因
    2 OsBT1參與水稻胚乳中復合淀粉顆粒的形成
    3 OsBT1在水稻胚乳中特異表達
    4 OsBT1編碼一個ADPG轉(zhuǎn)運蛋白
    5 OsBT1是一個質(zhì)體定位蛋白
    6 OsBT1影響淀粉合成相關基因的表達和部分淀粉合成酶的活性
    7 本研究的創(chuàng)新之處
參考文獻
附錄
致謝
作者簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]稻米蒸煮食味品質(zhì)及其儀器分析的研究現(xiàn)狀[J]. 韓金香,胡培松,焦桂愛,羅炬,邵高能,唐紹清.  中國稻米. 2009(02)
[2]稻米膠稠度測定影響因素的研究[J]. 李輝,戴常軍,張瑞英,李宛,蘭靜,趙乃新.  糧食加工. 2007(05)
[3]水稻胚乳細胞淀粉質(zhì)體被膜與其增殖的關系[J]. 韋存虛,藍盛銀,徐珍秀.  電子顯微學報. 2002(02)
[4]稻米食味的研究與改良[J]. 吳關庭,李旭晨.  中國農(nóng)學通報. 2000(06)
[5]食用稻米品質(zhì)形成研究的現(xiàn)狀與展望[J]. 黃發(fā)松,孫宗修,胡培松,唐紹清.  中國水稻科學. 1998(03)

博士論文
[1]水稻籽粒中調(diào)控造粉體發(fā)育關鍵基因FLO7的圖位克隆和功能分析[D]. 張龍.南京農(nóng)業(yè)大學 2015
[2]水稻籽粒中調(diào)控淀粉合成的關鍵基因FLO6的圖位克隆和功能分析[D]. 彭城.南京農(nóng)業(yè)大學 2013



本文編號：3156043