本文關(guān)鍵詞：低植酸水稻籽粒植酸積累與結(jié)實(shí)特性的環(huán)境生態(tài)響應(yīng)及其生理調(diào)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2015年

低植酸水稻籽粒植酸積累與結(jié)實(shí)特性的環(huán)境生態(tài)響應(yīng)及其生理調(diào)控

蘇達(dá)  

【摘要】：培育低植酸作物是改善作物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和提高谷物籽粒中礦質(zhì)微營(yíng)養(yǎng)利用率的有效措施,但低植酸突變作物通常卻表現(xiàn)出籽粒灌漿不良和籽粒飽滿度較差的農(nóng)藝性狀特征,其優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)之間的矛盾相對(duì)較突出。因此,探明低植酸作物籽粒植酸含量的積累變化及其環(huán)境生態(tài)響應(yīng)與作物產(chǎn)量形成間的生理聯(lián)系,對(duì)于通過(guò)品種改良和栽培調(diào)控途徑,協(xié)調(diào)低植酸作物的優(yōu)質(zhì)種性發(fā)揮與其籽粒灌漿充實(shí)間的矛盾、提高低植酸作物的產(chǎn)量水平和環(huán)境生態(tài)適應(yīng)性,均具有較重要的理論和生產(chǎn)指導(dǎo)意義。為此,本文以輻射誘變的低植酸突變體及其對(duì)照野生型親本為供試材料,利用人工控溫處理、盆栽水培試驗(yàn)和稻穗離體培養(yǎng)等方法,對(duì)低植酸突變水稻在不同環(huán)境生態(tài)條件下的籽粒植酸含量變異及其與籽粒結(jié)實(shí)性狀間的關(guān)系進(jìn)行了探討,并結(jié)合對(duì)植酸合成代謝關(guān)鍵酶基因的沉默和超表達(dá),以及植酸合成代謝途徑相關(guān)功能基因?qū)Σ煌庠戳诐舛群吞迹幚眄憫?yīng)的轉(zhuǎn)錄表達(dá)分析,探討了低植酸水稻籽粒植酸積累和結(jié)實(shí)性狀特性的環(huán)境生態(tài)響應(yīng)及其分子生態(tài)學(xué)機(jī)理。主要研究結(jié)果如下：1.高溫脅迫是影響水稻育性和結(jié)實(shí)特性的主要環(huán)境因素之一。對(duì)低植酸水稻與其野生對(duì)照在不同溫度處理下的籽粒植酸含量變化及其與結(jié)實(shí)率和千粒重間的關(guān)系分析表明,高溫脅迫對(duì)低值酸突變水稻籽粒植酸含量和結(jié)實(shí)特性(結(jié)實(shí)率和千粒重)的影響程度要大于其野生對(duì)照；高溫脅迫不僅會(huì)引起水稻糊粉層占籽粒總重量的相對(duì)比例和糙米植酸含量的顯著增加,而且提升了精米部位的植酸含量,高溫處理對(duì)水稻籽粒中的植酸積累量及其部位分布均有顯著影響；在正常生長(zhǎng)條件下,不同水稻品種的植酸含量高低與品種間的結(jié)實(shí)率和千粒重差異并無(wú)密切聯(lián)系,但在高溫逆境條件下,籽粒植酸含量中等偏高類型的水稻品種具有相對(duì)較好的高溫結(jié)實(shí)特性。與野生對(duì)照相比,低植酸突變水稻對(duì)環(huán)境溫度變化更敏感,其籽粒植酸含量和結(jié)實(shí)特性(結(jié)實(shí)率和千粒重)的生態(tài)穩(wěn)定性也明顯變差；適宜濃度的外源植酸噴施可在一定程度上緩解高溫脅迫對(duì)水稻灌漿充實(shí)度的不利影響,但會(huì)引起籽粒植酸含量的同步提升,而高濃度外源植酸噴灑對(duì)水稻的高溫結(jié)實(shí)性狀影響不大,既不利于優(yōu)質(zhì)也不利于高產(chǎn)。 2.通過(guò)MIPS基因的沉默載體pTCK303-RiOsMIPS和超表達(dá)載體pTCK303-OeOsMIPS構(gòu)建,以及農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化、純合株系鑒定等工作,分別獲得了MIPS沉默和超表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻植株,對(duì)轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性植株的熒光定量PCR檢測(cè)和結(jié)果表明,MIPS沉默和超表達(dá)分別會(huì)引起水稻發(fā)育籽粒中靶基因(MIPS基因)的表達(dá)量下降48.5%或提高34.2%左右。與野生對(duì)照相比,MIPS沉默水稻籽粒中的植酸含量下降36.9%,MIPS超表達(dá)水稻籽粒中的植酸含量提高23.3%。此外,MIPS沉默和超表達(dá)對(duì)籽粒總蛋白、直鏈淀粉和蛋白組分(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白)含量也會(huì)產(chǎn)生不同程度影響。其中,與野生對(duì)照日本晴相比,MIPS超表達(dá)籽粒中的總蛋白含量比日本晴對(duì)照增加34.0%,直鏈淀粉含量降低24.0%；MIPS沉默在抑制靶基因(MIPS基因)表達(dá)的同時(shí),對(duì)水稻籽粒植酸合成代謝途徑其它功能基因(如ITP5/6K-6和MRP)的表達(dá)量也產(chǎn)生抑制效應(yīng),但MIPS超表達(dá)對(duì)植酸合成代謝途徑其它基因表達(dá)量的影響不甚明顯；利用人工氣候箱對(duì)轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性水稻(包括MIPS基因沉默和超表達(dá)水稻)進(jìn)行控溫試驗(yàn)結(jié)果表明,MIPS沉默和超表達(dá)水稻籽粒中的RINO1基因在高溫脅迫下均呈上調(diào)表達(dá)趨勢(shì),這與野生型對(duì)照在高溫脅迫下的表達(dá)量變化趨勢(shì)相似,但MIPS沉默水稻在不同溫度處理下的植酸含量變化幅度相對(duì)更明顯。 3.采用盆栽水培試驗(yàn)和稻穗離體培養(yǎng)相結(jié)合的試驗(yàn)方法,對(duì)不同磷濃度處理下水稻籽粒植酸、無(wú)機(jī)磷和總磷含量變化檢測(cè)結(jié)果表明,水稻籽粒植酸、無(wú)機(jī)磷和總磷含量(相對(duì)含量)隨外源磷處理濃度升高呈大致增加的趨勢(shì),磷處理對(duì)千粒重和單位籽粒中植酸積累量的影響則較復(fù)雜,但高磷濃度處理會(huì)導(dǎo)致水稻千粒重和籽粒植酸積累絕對(duì)量的顯著降低；與此同時(shí),隨外源磷處理濃度的增加,水稻籽粒中的鋅和鐵元素含量呈較明顯的下降趨勢(shì),說(shuō)明高濃度的外源磷會(huì)導(dǎo)致水稻籽粒中鋅、鐵等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素生物有效性的顯著降低；外源磷處理對(duì)水稻籽粒植酸含量的影響與RINO1基因在不同磷處理下的相對(duì)表達(dá)變化存在較密切關(guān)系。其中,高磷濃度(12P)會(huì)抑制RINOI基因的相對(duì)表達(dá)量,但中磷濃度(3P)處理會(huì)誘導(dǎo)RINO1基因在水稻籽粒中的轉(zhuǎn)錄表達(dá),揭示RINO1是外源磷處理對(duì)水稻籽粒植酸合成代謝過(guò)程調(diào)控的一個(gè)重要功能基因位點(diǎn),而IPK2基因與水稻籽粒在不同磷濃度處理下的植酸含量變化無(wú)直接聯(lián)系,可能與磷逆境脅迫誘導(dǎo)的信號(hào)代謝有關(guān)；IPK2在不同磷處理下的表達(dá)量變化與ITP5/6K-6存在一定程度的互補(bǔ)效應(yīng)。 4.大田剪葉處理試驗(yàn)結(jié)果表明,減少源器官向庫(kù)器官的光合同化產(chǎn)物供應(yīng)量,不僅會(huì)引起籽粒灌漿充實(shí)度和千粒重的顯著降低,而且對(duì)水稻籽粒中的植酸含量有較明顯影響。與精米部位相比,剪葉處理對(duì)糙米部位植酸含量影響相對(duì)較明顯；對(duì)稻穗離體培養(yǎng)條件下外源碳(C)、氮(N)濃度處理與水稻籽粒植酸、無(wú)機(jī)磷和總磷等理化指標(biāo)之間的關(guān)系分析表明,水稻籽粒中的植酸含量(%)和總磷含量隨外源碳(C)、氮(N)濃度增加呈下降趨勢(shì),且外源C處理對(duì)水稻籽粒植酸含量的影響要比N濃度處理效應(yīng)更為明顯。即,外源蔗糖處理濃度的提高會(huì)對(duì)水稻籽粒中的植酸積累量產(chǎn)生較明顯的抑制效應(yīng)。與此同時(shí),水稻籽粒中的無(wú)機(jī)磷含量也有所降低。此外,外源C和N濃度處理對(duì)水稻籽粒中的鋅和鐵含量及其生物有效性也存在一定程度影響。利用熒光定量PCR對(duì)水稻灌漿籽粒中植酸合成路徑相關(guān)基因在不同碳濃度處理下的表達(dá)量變化檢測(cè)結(jié)果,外源碳(蔗糖)處理會(huì)抑制RINOI在水稻籽粒器官的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平,且IPK1、ITP5/6K-3、ITP5/6K-6、IPK2和MRP等基因也同時(shí)表現(xiàn)出較明顯的下調(diào)表達(dá)特征,這可能是外源碳濃度增加引起水稻籽粒植酸含量降低的主要原因之一。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S511
【目錄】：

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2 趙遵陽(yáng);高油玉米品種與成熟期的互作對(duì)青貯發(fā)酵品質(zhì)和生長(zhǎng)牛飼喂價(jià)值影響的研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2003年

3 陳洋;氮素用量對(duì)春玉米碳水化合物形成和積累的影響[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周鑫斌;施衛(wèi)明;楊林章;;葉面噴硒對(duì)水稻籽粒硒富集及分布的影響[J];土壤學(xué)報(bào);2007年01期

2 楊玉峰;黃標(biāo);齊雁冰;趙永存;孫維俠;黃耀;;長(zhǎng)江三角洲典型地區(qū)水稻籽粒中重金屬含量及空間分布特征[J];土壤;2009年01期

3 邱白晶;姜國(guó)微;楊寧;管賢平;解金鍵;李耀明;;水稻籽粒流對(duì)承載板沖擊過(guò)程離散元分析[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年03期

4 莫家讓;;幾種藥劑處理水稻籽粒對(duì)萌發(fā)及早期生長(zhǎng)的影響[J];植物生理學(xué)通訊;1956年04期

5 殷宏章;余志新;李娉嫦;沈允鋼;;水稻籽粒成熟過(guò)程中淀粉合成及水解酶活力的變化[J];實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào);1956年01期

6 李豪喆;;低溫對(duì)水稻籽粒不同灌漿階段的影響[J];植物生理學(xué)通訊;1985年03期

7 喬振先;水稻籽粒材料力學(xué)特性研究[J];江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1992年01期

8 宣正奎;汪結(jié)春;徐陽(yáng)春;;機(jī)收水稻籽粒破碎的原因及控制措施[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械;2002年09期

9 楊春剛;廖西元;章秀福;朱智偉;陳銘學(xué);王丹英;牟仁祥;陳溫福;周淑清;;不同基因型水稻籽粒對(duì)鎘積累的差異[J];中國(guó)水稻科學(xué);2006年06期

10 李美善;劉憲虎;許明子;邱獻(xiàn)錕;趙孝東;李玉花;劉桂英;;5-氨基乙酰丙酸處理對(duì)水稻籽粒增重的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年33期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉影;黃耀;;水稻籽粒鎘積累模型初步研究[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第11屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

2 陳義芳;周衛(wèi)東;劉愛(ài)平;陳剛;孫國(guó)榮;;水稻籽粒不同部位重金屬含量的測(cè)定[A];2006年全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2006年

3 左清凡;宋宇;謝平;李偉;許良珠;李燕;;不同環(huán)境下水稻籽粒增重的動(dòng)態(tài)遺傳研究[A];中國(guó)植物學(xué)會(huì)七十周年年會(huì)論文摘要匯編（1933—2003）[C];2003年

4 湯日圣;鄭建初;金之慶;黃益洪;張大棟;童紅玉;;高溫導(dǎo)致雜交水稻籽粒不實(shí)與內(nèi)源激素的關(guān)系[A];2007年全國(guó)植物生長(zhǎng)物質(zhì)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2007年

5 張玉嬋;陳月琴;;miRNA在水稻籽粒大小及產(chǎn)量中的作用及分子機(jī)制[A];2013全國(guó)植物生物學(xué)大會(huì)論文集[C];2013年

6 趙雷;廖江林;宋宇;黃英金;;灌漿初期高溫對(duì)水稻籽粒充實(shí)和劍葉理化特性的影響[A];2012年中國(guó)作物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2012年

7 劉傳平;李芳柏;劉新銘;王世華;;葉面施用兩種硅溶膠抑制水稻籽粒Cd吸收及其機(jī)理研究[A];第四次全國(guó)土壤生物和生物化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

8 張衛(wèi)星;朱德峰;廖西元;朱智偉;徐一成;林賢青;張玉屏;陳惠哲;周平;;水稻籽粒形態(tài)的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)及其在抗旱性鑒定中的應(yīng)用[A];2009年中國(guó)作物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2009年

9 劉才哲;張群;孫繼超;王樂(lè)豐;;吉林省高產(chǎn)水稻籽粒庫(kù)容特性的研究[A];創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，加快戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展——吉林省第七屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下）[C];2012年

10 程旺大;張國(guó)平;姚海根;Peter Dominy;王潤(rùn)屹;;水稻籽粒中五種重金屬含量的品種和粒位效應(yīng)研究[A];中國(guó)青年農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)術(shù)年報(bào)[C];2004年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 記者 劉志偉　通訊員 范敬群;[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

2 欣農(nóng);[N];糧油市場(chǎng)報(bào);2010年

3 記者 萬(wàn)建輝　通訊員 彭小東;[N];長(zhǎng)江日?qǐng)?bào);2010年

4 新沂市糧食局 王恒周;[N];江蘇農(nóng)業(yè)科技報(bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 李志剛;水稻籽粒鋅積累機(jī)制的研究[D];浙江大學(xué);2002年

2 程旺大;水稻籽粒有毒重金屬含量的基因型和環(huán)境效應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2004年

3 李天;溫光對(duì)水稻籽粒碳水化合物代謝及品質(zhì)的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

4 周曉冬;水稻籽粒接受灌漿物質(zhì)的能力及其與谷殼的關(guān)系[D];揚(yáng)州大學(xué);2004年

5 蘇達(dá);低植酸水稻籽粒植酸積累與結(jié)實(shí)特性的環(huán)境生態(tài)響應(yīng)及其生理調(diào)控[D];浙江大學(xué);2015年

6 張其芳;水稻籽粒淀粉品質(zhì)形成的基因型差異與粒位特征[D];浙江大學(xué);2012年

7 袁玲;水稻籽粒鐵鋅生物強(qiáng)化農(nóng)藝調(diào)控因子及機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2012年

8 韓小花;水稻籽粒中控制淀粉合成關(guān)鍵基因OsPDIL1-1的圖位克隆及功能分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吉曹翔;砷污染水稻高光譜特征及水稻籽粒產(chǎn)量光譜預(yù)估研究[D];南京信息工程大學(xué);2011年

2 呂倩;新型鐵鋅肥對(duì)水稻籽粒鐵鋅積累的影響[D];浙江大學(xué);2010年

3 周宏偉;水稻籽粒在萌發(fā)過(guò)程中胚乳消耗和淀粉體形態(tài)的變化[D];揚(yáng)州大學(xué);2006年

4 黃瑩瑩;水稻籽�；ㄉ铡⒌V質(zhì)元素含量及相關(guān)性狀的QTL定位[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

5 張現(xiàn)偉;水稻籽粒硒、鋅含量的QTL定位及遺傳效應(yīng)分析[D];重慶大學(xué);2009年

6 趙宏;水稻籽粒灌漿過(guò)程中OsVDAC蛋白的功能分析[D];福建農(nóng)林大學(xué);2012年

7 劉佳;灌漿結(jié)實(shí)期弱光對(duì)水稻籽粒氮代謝關(guān)鍵酶活性及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

8 王慧;水稻籽粒植酸含量性狀的遺傳及QTL分析[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

9 黃婧;雜交水稻籽粒比重與穗粒性狀的相關(guān)性及其遺傳分析[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

10 孫明茂;水稻籽粒鐵、硒、鋅、銅等礦質(zhì)元素和花色苷含量的遺傳及QTL分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：低植酸水稻籽粒植酸積累與結(jié)實(shí)特性的環(huán)境生態(tài)響應(yīng)及其生理調(diào)控，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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