淀粉作為稻米中最主要的貯藏物質,占糙米比重的90%左右,是決定稻米品質的主要因素。淀粉的生物合成是一個復雜而精細的過程,大量的淀粉合成基因和調控因子已被鑒定,但對淀粉的合成途徑和調控方式還缺乏深入了解。因而,深入研究水稻淀粉的生物合成過程,發(fā)掘淀粉合成調控新基因,對改良水稻品質具有重要意義。在粳稻品種越光化學誘變的突變體庫中,篩選獲得一個穩(wěn)定遺傳的心白胚乳突變體w59。通過圖位克隆和轉基因驗證,確定了突變基因W59編碼一個質體丙酮酸激酶(Plastidic Pyruvate Kinase,PKp)。研究表明,PKp主要參與質體中脂肪酸的從頭合成途徑;PKp在蓖麻、擬南芥等貯藏油類的種子中的生理功能已逐步闡明,但是PKp在貯藏淀粉的組織,如谷物胚乳中的作用尚未報道。在w59籽粒中,脂肪合成下降,同時淀粉合成明顯受阻,推測水稻胚乳中脂質合成與淀粉合成之間可能存在潛在聯(lián)系;W59基因編碼的OsPKpα1與淀粉合成調控因子FLO6間的相互作用為這種可能提供了依據(jù)。此外,通過相關實驗分析了水稻中可能的PKp復合體。本文的主要研究結果如下:1.與野生型相比,w59籽粒灌漿速率明顯降低,千粒重下降約...

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮略語表
第一章 文獻綜述
    第一節(jié) 胚乳中淀粉合成的研究概況
        1 淀粉的特性
        2 淀粉的結構
        3 造粉體中淀粉的生物合成
            3.1 ADP-葡萄糖一淀粉前體的合成
            3.2 不同的淀粉合成酶(SS)在淀粉合成中具有獨特的作用
            3.3 淀粉分支酶
            3.4 淀粉脫分支酶
        4 淀粉顆粒起始和淀粉顆粒形態(tài)
        5 淀粉合成相關酶之間的互作
        6 FLO6能夠參與淀粉及淀粉顆粒的合成
    第二節(jié) 丙酮酸激酶的研究進展
        1 糖酵解
        2 糖酵解的組成
        3 丙酮酸激酶
            3.1 丙酮酸激酶協(xié)調多種代謝途徑
            3.2 丙酮酸激酶的分類及動力學特性
            3.3 丙酮酸激酶的調控
            3.4 丙酮酸激酶家族
            3.5 植物中丙酮酸激酶的生理功能
        4 植物中質體內合成的脂肪酸的作用
    第三節(jié) 本研究的目的與意義
第二章 突變體w59的基因克隆及功能分析
    1 材料與方法
        1.1 材料來源及群體構建
        1.2 農(nóng)藝性狀考察
        1.3 生理生化指標的測定
        1.4 成熟種子斷面的掃描電鏡觀察
        1.5 米粉支鏈淀粉鏈長分布檢測
        1.6 灌漿過程中干物質與游離糖含量測定
        1.7 胚乳半薄切片制備及淀粉顆粒、油體觀察
        1.8 突變基因的定位
        1.9 候選基因預測和測序
        1.10 轉基因互補載體的構建及農(nóng)桿菌轉化
        1.11 轉基因陽性植株的鑒定
        1.12 RNA提取、RTT-PCR及Real-time PCR
        1.13 氨基酸序列比對以及同源分析
        1.14 水稻原生質體分離及亞細胞定位
        1.15 原核表達、蛋白純化及丙酮酸激酶活性測定
        1.16 植株體內酶活及代謝含量測定
        1.17 發(fā)育中水稻胚乳制備蛋白質提取與造粉體的分離
        1.18 抗體制備、SDS-PAGE及Western雜交分析
        1.19 酵母雙雜交
        1.20 體外pull-down分析
        1.21 煙草表皮細胞BiFC分析
    2 結果與分析
        2.1 突變體w59的表型分析
        2.2 w59胚乳細胞中造粉體和油體的發(fā)育發(fā)生變化
        2.3 W59基因的圖位克隆及轉基因功能互補
        2.4 W59基因編碼一個質體丙酮酸激酶
        2.5 OsPKps的組織表達分析
        2.6 w59突變體中PKp酶活降低
        2.7 OsPKps具有丙酮酸激酶活性
        2.8 w59突變影響了主要的淀粉合成酶的活性
        2.9 FLO6能夠和OsPKpαs互作
    3 討論
        3.1 突變體種子中貯存物質的積累存在缺陷
        3.2 水稻中的PKp異源多聚體
        3.3 OsPKpα1影響胚乳中的淀粉合成
第三章 全文總結
    1 w59中的脂肪酸代謝受阻
    2 w59影響了其他貯藏物質尤其是淀粉的代謝
    3 W59編碼一個質體定位的丙酮酸激酶
    4 α1β2可能作為水稻中主要的PKp復合體行使功能
    5 本研究的創(chuàng)新之處
參考文獻
附錄
在讀期間發(fā)表論文
致謝



本文編號：3747254