生物技术改良稻米淀粉品质的进展[1]

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刘耀光院士团队利用基因编辑新策略改良稻米品质

刘耀光院士团队利用基因编辑新策略改良稻米品质近日，华南农业大学生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室刘耀光院士研究团队在国际生物技术著名期刊Plant Biotechnology Journal（IF2018=6.84）在线发表了题为“Quantitative regulation of Waxy expression by CRISPR/Cas9-based promoter and 5'UTR-intron editing improves grainquality in rice”的研究论文（https:///doi/abs/10.1111/pbi.13427）。

该研究利用CRISPR/Cas9介导的转录水平调控和转录后水平调控两种策略，编辑水稻Wxa 等位基因的启动子区顺式元件和5'UTR（非编码区）内含子剪接点，获得了多个实用性的Wx 新等位基因，创制了产生不同直链淀粉含量的籼稻新种质，为水稻品质育种提供了新的思路和研究方法。

传统的育种方法主要是杂交和回交育种，该方法不但耗时费力，而且容易造成目标品种优良性状的丢失。

基因组编辑技术可以通过精准修饰目标基因，大大缩短育种时间和保留优良性状。

谷物中保守的Waxy (Wx )基因编码颗粒结合淀粉合成酶I （Granule-Bound Starch Synthase I, GBSS I）是淀粉合成的关键酶，控制胚乳直链淀粉含量（AC）和胶稠度(GC)的变化，因而直接影响谷物的食味品质和加工特性。

水稻不同种质的Wx 等位变异产生不同AC，如大部分籼稻具有强功能等位基因Wxa ，其胚乳AC 较高（25%或以上），米饭较硬口感较差；而粳稻具有弱功能等位基因Wxb ，其胚乳AC 适中（15％~18%），米饭较软口感较佳。

目前报道的对Wx 的编辑是对其编码区进行功能敲除，只能获得功能缺失突变（wx ）的糯稻（AC 为2%左右）。

生物技术改良稻米淀粉品质的进展

ＬｉＸｉｌｎｕａ，ＷｕＣｈｎ２ｅｇ
，
Ｄｎａｊａ，ＬｕＡｉｉｉａｎａｅｇＸｉｉｎｏｉｑｕ，ＬｕＨｕｉｉｎ，ＹａｇＺｉｎ２ｎｈｒｇｏ
１ｉｅｅｒｎｔｕＲｃＲｓａｃＩｓｉｔＳｈａｇｉｕｔｒｌＵｉｒｉｅｈｔｅ，ｉｕｎＡｒｌａｎｖｓｙ，Ｗｅｊｎ，Ｓｃｕｎ６１３ｃｃｕｅｔｎｉｇｉｈａ１１０；ａ
后的发展策略。
关键词：水稻；蜡质基因；淀粉品质；分子标记辅助选择；基因工程
ＴｈｒｇｅｓｓｏｍｐｏｉｇＲｃｔｃａｉｙＢｏｅｈｏｏｙｅＰｏｒｓｅｆＩｒｖｎｉｅＳａｒｈＱｕｌｙｂｉｔｃｎｌｇｔ
家的经济发展水平和人民对农产品品质的要求不相适应。同时，我国是世界水稻生产大国，水稻产量占世界水稻总产量的３％，但因品质较差等原因，４
只占到５以下的稻米国际贸易额，这也与我国加％入世界贸易组织后必须大力提高农产品品质以增强
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中国虐ｃ第１卷至报８
第３期
２０年６０２月
生物技术改良稻米淀粉品质的进展
李秀兰，吴成，邓晓建，刘爱秋一，刘怀年，杨志荣
（川农业大学水稻研究所，四川温江四６１３；川大学生命科学学院，成都１１０四６０６）１０４

稻米淀粉合成研究进展

中图分类号：ＴＳ２０１．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４ — １１６１（２０１３）０５ — ００５３ — ０２
我国的水稻种植面积非常大，约为整个粮食作物
种的直链淀粉为１５％～２２％，糯稻的直链淀粉含量则低于２％。基于对不同直链淀粉含量的淀粉粒精细Ｘ光－ｔｔＴ￣ｆ，射分析，人们发现淀粉粒的无定型层和晶体层
稻米品质尤为重要。
淀粉合成的主要环节有：１）ＡＤＰ葡萄糖产生过
程。２）在植物支链淀粉和淀粉粒的形成过程中，ＡＧＰ主要负责提供糖链延伸所需要的最基础原料 ——
１稻米淀粉的组成
稻米淀粉合成研究进展
沈新忠
（辽宁省扶贫统计监测中心。沈阳１１０００１）
摘要：论述稻米淀粉的组成成分及其对稻米食用品质的重要影响，介绍稻米生物合成过程及参与此过程的重要酶类特点及性质。系统介绍影响稻米品质的内在因素，为稻米的食品用质改良提供理论参考。关键询：淀粉；稻米；食用品质；直链淀粉；酶；支链淀粉
大亚基和２个小亚基共同组成，大亚基是酶的调节中
心。而小亚基则是酶的活性中心。在大多数植物中．

水稻品种改良的方法及进展

水稻品种改良的方法及进展水稻是世界上最重要的粮食之一，因其高产、广适性、适应性强等特点，被广泛种植。

随着人口增加和生活水平的提高，对水稻的需求也越来越高，因此，水稻品种改良的研究变得越来越重要。

本文将介绍水稻品种改良的方法及进展。

一、遗传育种法遗传育种法是水稻改良中最常用的方法之一，其原理是选择合适的亲本进行杂交，使得后代具有更好的性状。

水稻育种的核心是选优育优，利用良种亲本杂交，根据后代的表现选取其中最优良的个体进行选种。

经过多代循环选择，最终繁育出优质高产、抗病虫害、适应性强等性状优良的品种。

二、基因编辑技术基因编辑技术是近年来新兴的水稻品种改良技术之一，它能够修改或替换水稻基因组中的特定基因，以改善其性状。

该技术基于特定的酶系统CRISPR-Cas9，可精准地切除水稻基因组中的目标基因，并在其切位点插入新的DNA片段，使得水稻基因组中的该基因得到改良，从而达到良种选育的目的。

三、遗传多样性利用遗传多样性利用是另一种常用的水稻品种改良方法。

根据水稻生态环境的变化，选择适应这些变化的水稻种质资源进行育种，是提高水稻生产能力和水稻抗性的关键。

通过对不同种源的杂交，产生更强的适应性、更高的产量和更好的品质的优良基因型，从而实现优质高产和全面抗逆的综合性状。

四、分子标记辅助选择分子标记辅助选择是一项快速、准确、高效的水稻品种改良技术，可通过特定的分子标记对遗传多样性进行筛选和鉴定。

分子标记辅助选择技术不仅可以在不破坏遗传多样性的情况下提高选择的准确性，还可以在更短的时间和更少的花费中获得更多的品种信息。

五、生物技术配合种质创新生物技术与种质创新的配合运用是目前最具发展潜力的水稻品种改良手段之一。

常见的生物技术包括组织培养、基因克隆、基因工程、植物混合和转基因技术等。

将生物技术与种质创新相结合，既可利用生物技术创新、改良和优化基因型，又可利用种质创新繁育更优质的水稻品种，以实现水稻生产和品质口感的全面提升。

稻米品质与淀粉酶和蛋白组分的关系研究进展

２０１３年第２７卷第５期
作物研究
５２ｌ
稻米品质与淀粉酶和蛋白组分的关系研究进展
童浩，徐庆国
（湖南农业大学农学院，长沙４１０１２８）
摘
要：水稻品质改良已成为当前育种工作的主要趋势，优质米品种选育和米质研究是当前及今后水稻育种的重
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＲｉｃｅＱｕａｌｉｔｙ
ａｎｄＡｍｙｌａｓｅＡｃｔｉｖｉｔｙａｎｄＰｒｏｔｅｉｎＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
中图分类号：￥５１１．０ｌ文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ５２８０．２０１３．０５．３６文章编号：１００１－５２８０（２０１３）０５－０５２１－０５
ｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｖａｉｒｎｃａｅｓｏｆｐｒｏｔｅｉｎ，ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｓｅｅｄｓａｎｄｔｈｅｑｕｌｉａｔｙｏｆｒｉｃｅ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｖａｒｉａｎｃｅｓｉｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｒｉｃｅｑｕａｌｉｔｙｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｉｎｔｒｅｎｄｓｉｎｃｕｒｒｅｎｔｒｉｃｅｂｒｅｅｄｉｎｇ．Ｔｈｕｓ，ｈｉｇｈ —ｇｒａｄｅｒｉｃｅｃｕｈｉｖａｒｓｅｌｅｃｔｉｎｇａｎｄｒｉｃｅｑｕａｌｉｔｙｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅｔｈｅｅｍｐｈａｓｉｓｉｎｒｉｃｅｂｒｅｅｄｉｎｇｉｆｅｌｄａｔｐｒｅｓｅｎｔａｎｄｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅｔｈｅｓｉｓ

山东大学威海分校讲师级岗位申报评审情况一览表.

2003.07
学历演变情况
完成的教育教学工作情况
承担科研项目情况
学历
学位
毕业
时间
毕业院校
时间
授课名称及其
他教学任务
授课
层次
课程
类别
总学时
课表
页码
起止
时间
项目名称
实到
经费
等级
位次
批准
部门
本科
理学学士
2000年7月
曲阜师范大学
2004-2005第一学期
2004-2005第二学期
2005-2006
第二学期
山东大学威海分校讲师级岗位申报评审情况一览表
单位(章)：海洋学院申报岗位：讲师级岗职务类型：教师申报方式：申报评审2008年6月27日
姓名
刘爱秋
性别
出生
年月
1976.08
工作时间
2003.07
学历
硕士研究生
获得时间
2003.07
从事专业
分子生物学
现专业技
术职务
讲师
聘任
时间
2006.07.01
学位
硕士
2006-2007
第二学期
2007-2008
第二学期
2006-2007第二学期
2007-2008第二学期
生物技术概论
生物技术实验
基因工程原理
分子生物学
分子生物学实验
分子生物学
分子生物学实验
基因工程
分子生物学
分子生物学实验
基因工程
分子生物学
分子生物学实验
基因工程
毕业设计
毕业设计
本科
本科
本科

稻米淀粉品质遗传与改良研究进展

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分子植物育种，０７年，５卷，６Ｓ期，ｌ２２０第第（）第＿Ｏ页
ＭｏｅｕａｌｎＢｅｄｇ２０，ｏ．Ｎｏ（）ｌ２ｌｃｌｒＰａｔｒｉ，０７Ｖ１，．Ｓ，＿Ｏｅｎ５６
度、ＶＡ谱、Ｒ支链淀粉结构、粉膨胀体积以及淀粉凝胶的质构和老化特性等性状的遗传研究进展。总结了淀淀粉品质与其它品质性状与农艺性状的遗传相关性，境条件（环灌浆结实期气温）及基因型× 环境互作效应对稻米淀粉品质的影响，及分子辅助选择与基因工程技术改良稻米淀粉品质的研究进展。今后淀粉品质研究应集中在淀粉品质相关性状形成的基因网络解析、淀粉基因分子标记挖掘、粉品质的多基因聚合育种及淀粉淀品质分子设计的数据库建设。通过应用基础研究以及相关技术集成，别是分子设计（合）种技术的实特聚育践，有望培育出淀粉品质符合市场要求的优良品种。关键词稻米，粉品质，淀遗传，良改
ＰｏｒｓｔｄｅｎＩｈｒａｃｎｒｖｍｅｔｆｉｅＳａｃａｉｒｇｅｓｎＳｕｉｓｅｉｎｅｄＩｏｅｎｃｔｒｈＱｕｌｙｉｏｎｔａｍｐｏＲｔ
ＢａｉｏｇｏＪｎｓｎＩｓｔｔｆｃｅｒｒｕｔｒｌｃｅｃｓＣｌｎｎｔｕｅｏＮｕｌＡｇｉｌａＳｉｎｅ，ｏｌｅｆｇｉｌｅｎｉｔｈｏｏｙＺｅｉｇＵｎｖｒｉ，ｎｚｏ，１０９ｉａｃｕｅｃｕｅａｉｅｓｙＨａｇｈｕ３０２ｔ ’ ｏｒｓｏｄｎｔｏ，ｓａ＠．ｕｃＣｒｐｎｉｇｕｈｒｊｂｏｕｅ．ｅａｄｎ

稻米淀粉的生物合成与品质改良的研究进展

水稻是我国的主要粮食作物之一，着市场随经济的发展和人民生活水平的改善，们对稻米人品质的要求越来越高。在衡量水稻品质的多项指标中，食味品质最为复杂。稻米食味品质主要受
淀粉合成的底物是ＡＰ。ＡＰ由ＡＰ一ＤＧＤＧＤ葡萄糖焦磷酸化酶（ＤＡＰ—ｇｃｓｙｏｈｓｈｒ— ｌｏｅｐｒｐｏｐｏｙｕｌｅＡＰｓ）化合成，ａ，Ｇａｅ催ｓ是淀粉生物合成的主要
长度相同，明这４个大亚基的基因起源可能相说同。编码ＡＰｓＧａｅ的２个小亚基的基因（ＧＳ，ＡＰ１ＡＰ２都由９个内含子和１ＧＳ）０个外显子组成。
ＡＰ１ＧＧｓ６它们之间的
限速步骤。
遗传、环境、栽培技术等因素的影响Ｊ。淀粉是稻米最主要的成分，用精米中淀粉约占９％，食０
因而淀粉品质与食味品质直接关联。稻米淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，这两类淀粉的含量、分
ＡＰｓＧａｅ由大小两个亚基组成，氨基酸序列从
子量、空间结构等是决定稻米食味品质优劣的重要因素＿。淀粉的生化合成途径以及淀粉品质２Ｊ
改良成为当前稻米品质研究领域中的热点。
１稻米胚乳淀粉合成的生化途径
水稻胚乳细胞中淀粉的生化合成途径可概括如下：蔗糖是淀粉合成的前体，进入胚乳细胞后通
（．１山东省水稻研究所，山东济宁２２７；．７１７２连云港市农业局，江苏连云港３扬州大学／．教育部植物基因组学重点实验室，江苏扬州２５０）２０９摘要：食用精米中淀粉约占９％，０淀粉品质与稻米食味品质直接关联。本文综述了稻米胚乳淀粉合成２００；２０３

导入反义蜡质基因降低两系不育系稻米直链淀粉含量

导入反义蜡质基因降低两系不育系稻米直链淀粉含量李建粤;尹中明;吕英海;杨丽君;周永国;戎益泉【摘要】为了提高两系不育系261S水稻的选配范围,研究利用根癌农杆菌介导法将蜡质基因反义片段导入261S未成熟种子形成的愈伤组织,经抗性筛选及PCR检测获得46棵T0代转基因植株.采用GUS染色追踪分析获得转反义蜡质基因纯合的T2代转基因植株.10个转基因植株糙米经直链淀粉含量分析显示:未转基因261S对照水稻糙米直链淀粉平均含量为18.54%,大部分转基因后代糙米直链淀粉含量有不同程度的降低,降低程度最大的转基因后代糙米直链淀粉平均含量为13.55%,比对照降低26.91%.开展本研究可为两系杂交稻优质育种奠定基础.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2006(035)004【总页数】5页(P82-86)【关键词】水稻;两系不育系;反义蜡质基因;直链淀粉含量;食味品质【作者】李建粤;尹中明;吕英海;杨丽君;周永国;戎益泉【作者单位】上海师范大学,生命与环境科学学院,上海,200234;上海师范大学,生命与环境科学学院,上海,200234;上海师范大学,生命与环境科学学院,上海,200234;山东科技大学,化学与环境工程学院,青岛,266510;上海师范大学,生命与环境科学学院,上海,200234;上海师范大学,生命与环境科学学院,上海,200234;上海师范大学,生命与环境科学学院,上海,200234【正文语种】中文【中图分类】Q94目前杂交水稻已占了我国水稻种植面积的一半，它的产量已接近我国稻谷总产量的六成.杂交水稻产量虽高，但从总体而言，杂交稻食味品质相对较差.目前杂交水稻的育种方向最主要是提高杂交稻食味品质.据文献报道，在影响稻米食味品质的因素中，稻米直链淀粉含量是一项最重要的指标[1～3].直链淀粉含量越高的稻米，食味越差；低直链淀粉含量的米煮饭，食味相对较好.目前已有报道阐明反义蜡质基因能够降低稻米直链淀粉含量[4～9]，提高稻米的食味品质.还有文献报道，直链淀粉含量与稻米胶稠度呈负相关关系[10]，与稻米糊化温度呈正相关[11]，因此将反义蜡质基因导入水稻，即可从3个方面达到改良稻米食味品质的目的.利用两系法进行杂交制种，近年来在我国杂交水稻生产中已受到很大的重视.与水稻三系制种比较，利用两系法进行杂交育种有2个主要的优点：一是不需要保持系异交繁种，简化制种程序，降低制种成本；二是配组自由，无需特定的恢复系.因此，水稻的两系法杂交育种有可能成为我国杂交稻发展的新趋势.261S两系不育系是由上海市闵行区农科所培育的优质两系不育系，与W香99075香粳稻配制的杂交后代闵优香粳杂交稻，产量高、抗病性能好，在前两年上海市水稻区试中名列前茅.但由于亲本稻米直链淀粉含量偏高，使闵优香粳杂交稻直链淀粉含量为18.5%[12]，未能达到农业部部颁一级优质米标准.为了改良闵优香粳杂交稻食味品质以及提高261S两系不育系的选配范围，本研究利用根癌农杆菌介导法将反义蜡质基因导入261S两系不育系，为两系杂交稻优质育种奠定基础.1 材料与方法1.1 植物材料和转化载体在本试验中使用的受体材料为261S两系不育系水稻.用于水稻转化的双元载体是p13W4.p13W4是在pCAMBIA1300的多克隆位点上插入水稻waxy-gus融合基因.该质粒上有唯一的BamHI限制性酶切位点，它位于waxy基因启动子后第一内含子与gus基因编码区之间.在该位点上还插入了一段756bp反向的waxy基因BamH I片段(来自籼稻品种232).在p13W4上含有潮霉素抗性标记基因(hpt)和gus报告基因(图1).p13W4载体被转入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefacients)EHA105中，用于水稻的遗传转化.232Wx-pro，232Int l: 水稻232 Wx 基因的启动子和第一内含子; Wx frag: 水稻232waxy基因的反义DNA片段(756bp);LB，RB:T-DNA 的左右边界; Nos-ter: nos基因终止子; 35S-pro,35S-ter: CaMV 35S基因启动子和终止子;hpt:潮霉素抗性基因; gus：葡萄糖醛酸糖苷酶基因；Xh:XhoI;E:EcoRI;B:BamHI;X:XbaI;S:SalI;P:PstI;H:HindⅢ.箭头显示PCR产物位点图 1 双元载体p13W4T-DNA结构1.2 培育转基因水稻本试验中转化的外植体是利用两系不育系261S水稻未成熟种子诱导的愈伤组织，采用根癌农杆菌进行转化，经根癌农杆菌感染后的愈伤组织于26℃条件下共培养3d.抗性愈伤组织的筛选及植株再生参照刘巧泉等人的方法[13].1.3 转基因植株的分子检测采用PCR检测转基因后代使用的引物分别为：W4P1(5′-TGGCAAGAACAAGCATAGACC-3′)和W4P2(5′-TAACATACGGCGTGACATCG-3′)，它们分别与反义waxy基因一段DNA序列互补和gus基因的一段DNA互补.此对引物可从反义waxy基因到gus基因之间扩增出一段626bp的DNA片段.PCR反应体系为50 μL，反应参数为94℃ 5min, 94℃ 45sec, 55℃ 45sec, 72℃ 1min，共40个循环，72℃保温10min.扩增后取20ul产物在1.5%的琼脂糖凝胶上进行电泳分析.1.4 GUS活性检测及纯合转基因后代的获得转基因水稻种子GUS检测按Jefferson[14]的方法进行.T1代种子GUS阳性与阴性分离比采用好适度分析.将T1代GUS阳性含胚的1/2种子在1/2MS培养基上出苗，采用GUS检测T2代种子，保留无GUS分离的转基因单株.1.5 稻米直链淀粉含量分析从每个待测水稻植株穗子的顶端取30粒成熟种子，剥去颖壳，用研钵磨成细粉，经100目网筛过筛后，60℃烘干过夜.利用比色法[15]分析糙米直链淀粉含量，每个样品重复检测5次，并采用显著分析法进行统计分析[16].2 结果和分析2.1 获得潮霉素抗性的水稻植株水稻未成熟胚接种到培养基N6D2上诱导愈伤组织，4天后进行根癌农杆菌感染.愈伤组织与根癌农杆菌共培养3天后，将其转至筛选培养基S1(潮霉素25mg/L)上进行抗性筛选.两周后将经过S1抗性筛选的愈伤组织转至筛选培养基S2(潮霉素50mg/L)上进行第二次抗性筛选.二次抗性筛选后，将抗性愈伤转入分化培养基.分化出的转基因苗，在生根后,被移至温室的土壤中生长至成熟.经计算最终从抗性愈伤组织上再生出57棵植株.2.2 转基因植株PCR检测采用W4P1和W4P2引物，对57株T0代转基因水稻叶片总DNA进行PCR扩增分析.其中46株后代水稻可扩增出目的条带，且分子量(626bp)与阳性对照(以p13W4 质粒DNA为模板)相同(图2).M：标准分子量DNA；1：水稻对照；2：质粒阳性对照；3-14：转基因植株图 2 转基因水稻PCR检测2.3 转基因下代种子的GUS染色分析从10棵PCR检测呈阳性而且生长良好的T0代转基因水稻植株上收获T1代种子.从每个单株上剥取96粒T1代种子进行GUS活性检测，检测结果采用好适度分析，10棵转基因植株T1代稻米GUS阳性和阴性分离比均符合为3∶1分离比.2.4 纯合转基因植株的获得将所有GUS检测呈阳性后余下含胚的1/2种子在1/2MS培养基上发芽出苗后，经常规栽培收获T2代转基因水稻种子.采用GUS检测继续分析T2代转基因水稻种子，从中保留无GUS分离，即T2代稻米GUS染色呈全阳性的单株为转反义蜡质基因纯合植株.2.5 转基因261S水稻糙米直链淀粉含量分析以未转基因261S水稻为对照，分析了10个纯合的转基因261S水稻糙米直链淀粉含量(表1).表 1 转反义蜡质基因获得的纯合T2代种子直链淀粉含量转基因和对照植株直链淀粉平均含量(%) ±标准误S-118.40 ±0.54S-217.86 ±0.61S-319.30 ±0.12S-415.29**±0.22S-514.30**±0.23S-614.19**±0.12S-716.69**±0.22S-813.55** ±0.10S-916.91** ±0.14S-1014.91** ±0.07Wild type18.54 ±0.26**统计分析为极显著水平结果表明，大部分转基因水稻糙米直链淀粉含量比对照降低.统计分析结果显示，其中有7个转基因后代稻米直链淀粉含量与对照比较，差异达到极显著的水平(P<0.01).在10个纯合后代中，降低程度最大的转基因水稻糙米直链淀粉平均含量为13.55%(S-8)，比对照降低26.91%.3 讨论目前杂交稻米质研究结果表明，杂种后代稻米直链淀粉含量一般介于两亲之间[17～19].因此如要使杂交稻食味品质得到改良，首先要降低杂交稻亲本稻米的直链淀粉含量.根据遗传分析，稻米直链淀粉含量遗传存在母体效应[20]，因此在改良两系杂交稻亲本食味品质时，降低母本不育系稻米直链淀粉含量比父本恢复系更重要.如果将本试验中获得稻米直链淀粉含量为13.55%的261S两系不育系，再与原先的W香99075恢复系杂交制种获得新闵优香粳杂交稻，其稻米直链淀粉含量有可能比原先降低2个百分点.从制种过程分析，两系杂交稻配组自由，与普通常规稻大多能够杂交产生能育后代，然后再通过对不同组合所表现的性状筛选，设法确定能够同时具备多种优良性状的杂交组合.通过本试验，我们获得了食味品质已得到改良的261S两系不育系，本研究为两系杂交育种恢复系的选择提供了更大的空间.除了考虑恢复系涉及的食味品质中的各项指标外，还可以同时考虑其他优良性状，这将为获得具有多种优质性状的两系杂交稻配组成功提供更多的机会.随着转基因作物投入生产数量的增加，人们对转基因食品的安全性问题越来越关注，培育无抗性选择标记基因的转基因作物将是今后转基因作物应用的重要方面.考虑到经反义蜡质基因改良后的两系不育系水稻在今后有可能被用于杂交稻生产，我们已重新构建了只含有水稻蜡质基因启动子引导的反义蜡质基因表达载体，并采用根癌农杆菌介导的共转化法将新构建的载体导入261S两系不育系，获得转基因植株，其后代的检测工作目前正在进行中.致谢: 本研究使用的p13W4双元载体是由中科院上海植物生理与生态研究所植物分子遗传学重点实验室洪孟民研究员、王宗阳研究员和蔡秀玲老师提供.在试验期间得到了洪孟民研究员、王宗阳研究员、张景六研究员、蔡秀玲老师和王江老师的帮助，特此致谢.还要感谢上海市闵行区农业科学研究所陆文龙高级农艺师为本试验提供了两系不育系水稻种子.参考文献:[1] 李秀兰，吴成，邓哓建，等.生物技术改良稻米淀粉品质的进展[J].中国农学通报，2002，18(3)：61-64.[2] 张小明，石春海，富田贵.粳稻米淀粉特性与食味间的相关性分析[J].中国水稻科学，2002，16(2)：157-161.[3] 罗志祥，苏泽胜，施伏芝，等.米饭质地与直链淀粉含量及食味品质的关系[J].中国农学通报，2002，18(6)：18-21.[4] SHIMADA H, TADA Y, KAWASAKI T,et al.Antisense regulation of the rice waxy gene expression using a PCR-ampli-fied fragment of the rice genome reduce the amylose content in grain starch[J]. 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Plant Mol Biol Rep，1987，5：387-405.[15]JULIANO B O. A simplified assay for milled rice amylase[J]. Cereal Sci Today,1971,16:334-360.[16]童一中.生物统计学[M].长沙:湖南科学技术出版社,1986.176-215.[17]何予卿，吕志仁.籼稻米直链淀粉含量的遗传及其基因剂量效应[J].华中农业大学学报，1993，12(5)：414-420.[18]许明子，金桂花.水稻低直链淀粉突变体的遗传分析[J].延边大学农学学报，2000,22(1)：6-8,15.[19]陈跃进.水稻直链淀粉含量的分子遗传学研究[J].湖南农业大学学报，2002，28(3)：195-198.[20]石春海，朱军.稻米营养品质种子效应和母体效应的遗传分析[J].遗传学报，1995，22(5)：372-379.。

稻米蒸煮品质及其淀粉合成相关酶基因的研究进展

控研究也取得一定进展。
２淀粉合成酶基因对蒸煮品质的影响
２１直链淀粉含量（Ｃ的分子遗传学研究．Ａ）
（中国水稻研究所，江杭州３００；－浙１０６杭州师范大学，浙江杭州３０３；通讯作者， — ａｌｉｈａｓｅ．１１０６Ｅｍｉｒｅ＠ｃａ．ｔｌ：ｃｎｅ）摘要：综述了稻米品质的相关性状，蒸煮食味品质作了详细介绍，对并概述了直链淀粉含量、胶稠度和糊化温
专论与研究
ＤＯＩ１．６￣ｉｎ１０－０２２１．．２：０３９．ｓ．０６８８．０００９ｓ０５０
中国弗米２１，６５）７１００１（：－１
稻米蒸煮品质及其淀粉合成相关酶基因的研究进展
王震魏祥进邵高能胡培松ｐ，
国，培育高产、质、抗的水稻新品种是育种家长期优多以来追求的目标。随着人们对优质稻米需求的日益增加，进一步培育优质新品种、提高稻米品质已成为当今
水稻育种工作的重要方面。稻米的品质性状包括外观品质、加工品质、煮品蒸
度３项指标的最新研究进展。如今，相关淀粉合成酶基因ＱＬ已被定位，Ｔ且主要酶基因也已被克隆，但是其对蒸煮食味品质的深层调控机制仍不明了，文章对今后稻米蒸煮品质的研究方向作了进一步的展望。
关键词：蒸煮品质；直链淀粉；胶稠度；精细结构
中图分类号：３９．；９６９；５Ｑ４５Ｑ４．２￥１５１文献标识码：文章编号：０６８８（ｏｏｏ — ０７０Ａ１０ — ｏ２２ｌ）５００ — ５

基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展

基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展作者：李萌姜恭好段海燕来源：《南方农业·上旬》2021年第12期摘要基因编辑是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术或过程。

总结了近年基因编辑技术在提升水稻育种速度和效率、实现水稻的生长发育调节、载体构建和突变体创制、水稻抗病目标改变、水稻品质提升等遗传改良方面的应用进展。

简要介绍了一代ZFNs基因编辑技术、二代TALENs基因编辑技术和三代CRISPR/Cas9基因编辑技术，重点介绍了CRISPR/Cas9的工作原理、优缺点、类型和相关技术。

最后对基因编辑技术在水稻遗传改良方面的发展方向进行了展望。

关键词基因编辑;CRISPR/Cas9;水稻;遗传改良;应用进展中图分类号：Q789 文献标志码：A DOI：10.19415/ki.1673-890x.2021.34.002基因编辑，又称基因组编辑或基因组工程，是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术或过程。

基因编辑技术通过插入和敲除基因、定点突变和碱基替换等对基因组靶位点进行一系列的人工修饰，以获得新的功能或表型，甚至创造新的物种，在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力，尤其是在植物遗传改良和新品种培育方面应用十分广泛。

1 基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展1.1 提升水稻育种速度和效率近年将基于CRISPR/Cas9系统的基因组定点编辑技术不断应用于水稻，用来深入研究水稻基因功能和精准培育水稻品种，而传统基因组编辑技术只可对水稻基因片段随机删除或插入，精准插入效率不高。

Yuming Lu等用硫代修饰和磷酸化修饰供体片段，成功提升敲入靶向的效率，对约1 400株植株进行编辑，成功效率平均值为25%，高者可达47%;此方法还能够在4个位点进行靶向敲入，改进该方法得到重复片段介导的同源重组方法，能够精准有效融合原位标签蛋白并实现片段的替换，该效率约为11%[1]。

稻米品质检测技术研究进展及展望

损伤，极易受湿、热、氧、虫、霉等影响而变质，特别在高温高湿条件下，大米陈化，霉变速度加快，酸度
法（光、电、声、图像视觉技术等）从外部给待测物一
个能量，待测物受能量作用时，从输入和输出的关系可获得待测物的物理化学特性Ｉ４Ｊ。近些年，很多学
者都将其运用到稻米的品质检测方面。
１．１近红外光谱分析技术２０世纪７０年代以来，美国等国家的研究部门发现，利用食品成分对近红外线的吸收特性，对谷类、
增加、黏性下降、品质劣变。如何做好稻米在储藏、
术、电子鼻技术、计算机视觉技术）、色谱分析技术、扫描电镜技术、质构分析技术等在稻米品质分析检测中的研究进展，提出了这些技术存在的问题，展望了这些技术的应用前景。其中，无损检测技术在稻米品质分析中
的作用将更加突出，开发性能稳定、精确度高、操作方便、小型化的稻米分析检测系统，建立标准化的测量方法及分析方法，将会成为今后的发展趋势。随着粮食物流过程品控追溯技术的研究，稻米物流环节的品质变化
据２０１２年中国统计年鉴，我国水稻种植面积占总耕地面积的１８．５２％，种植范围广，产量达２０１００
万吨，位居世界之首。国家粮油信息中心预测，２０１２至２０１３年度，中国稻谷消费量为２０１５０万ｔ，较上年

优质稻米品质性状及其改良研究进展

农业与技术
第３２卷
第４期
２１０２年４月
优质稻米品质性状及其改良研究进展
王健，袁彩勇，孔宪旺
（苏徐淮地区淮阴农科所，江苏淮安２３０江２０１）
介绍近年来国内摘要：评述了稻米品质的概念、要素与优质标准分别从遗传因素、环境因素等方面谈及它们对稻米品质的影响，
外在稻米品质改良上采取的一些方法和进展。关键词：稻米品质；品种改良
中图分类号：Ｔ２３Ｓ１３
文献标识码：Ａ
２２．２光照对稻米品质的影响．１稻米品质的概念、要素与优质标准在灌浆期光照不足，会造成碳水化合物积累少，籽粒充实稻米品质是稻米作为商品流通与消费过程中的一种综合评不良，粒重下降，青米多，加工品质变劣，同时也会使蛋白质价，它是稻米本身物理及化学特性的综合反映。稻米品质的要
透明度、糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量和蛋白质含量。
下降２％左右，整精米率下降３～７。％％日照时数与糊化温度、
外观品质是指米粒的形状、大小、颜色、光泽、垩白度及胶稠度一般呈正相关，与直链淀粉含量含量呈负相关。结实中后期光照不足，蛋白质含量和直链淀粉含量增加引起食味下降。透明度等，是稻米作为商品价值的主要指标。碾米品质是指稻谷在脱壳及碾精过程中的品质特性，通常用糙米率、精米率、
２影质粳稻与江苏高产粳稻杂交后代为材料，研究了垩白粒率、垩白度和透明度等外观品质改良的选

水稻品质研究进展与展望

谢谢观看
一、水稻品质研究的背景和意义
水稻品质是指水稻籽粒的食用、加工和营养品质等方面的特征。这些品质特征与水稻的遗传特性、环境条件以及生产过程中的管理措施密切相关。水稻品质研究旨在通过对水稻品质特性的深入了解，为水稻育种、生产和加工提供理论依据和实践指导，从而提高水稻的产量和品质，满足人们日益增长的食品需求。
一、小麦营养品质的研究进展
1、氨基酸组成与蛋白质质量
小麦的蛋白质含量丰富，而且其氨基酸组成对于人类和动物营养具有重要意义。近年来，通过选用优良品种和优化耕作方式，小麦的蛋白质含量和氨基酸组成得到了显著改善。
2、矿物质与维生素
除了蛋白质，小麦中还含有丰富的矿物质和维生素。近期的研究主要集中在提高小麦中钙、铁、锌等矿物质以及维生素B族和E的含量上。通过基因工程和植物营养学手段，已经在提高小麦中这些营养成分的含量方面取得了一些成果。
让我们一起和参与到水稻品质的研究中来，共同为提高人类生活质量、推进农业现代化进程贡献力量！
参考内容
小麦是全球重要的粮食作物之一，为人类提供了大量的碳水化合物、蛋白质、纤维以及各种必需的营养素。然而，随着生活水平的提高和人们对健康的，对小麦营养品质的研究和改良也提出了更高的要求。本次演示将探讨小麦营养品质的研究进展与展望。
4、人类健康与功能性食品
随着人们对健康的度不断提高，小麦作为一种重要的食品原料，其营养品质与人类健康的关系日益受到重视。未来，期望将小麦的营养品质与功能性食品的开发相结合，以提供更丰富、更健康的食品选择。
三、结论
小麦营养品质的研究已经取得了显著的进展，但仍有许多挑战需要我们去面对。基因编辑技术的发展、多学科的交叉融合、可持续性和环保要求以及人类健康与功能性食品的开发等，都为未来小麦营养品质的研究和改良提供了广阔的前景。我们期待未来的研究能为我们提供更优质、更健康的小麦及其制品，以满足人们日益增长的健康需求。

稻米直链淀粉含量遗传及相关基因的研究进展

、
ＰｒｇｅｓｏｎｅｉａｃｎｌｔｄＧｅｅｎＡｍｙｏｅｏｒｓｆＩｈｒｔｎｅａｄＲｅａｅｎｓｏｌｓ
ＣｏｔｎｎＲｉｅｎｅｔｉｃ
Ｌａｇ—ｘａＩＧｎＩＧｕｎｉｎ，ＪＡＮＭｉｇ—ｓｎｏｇ，ＹＡＯＦｎａｇ—ｙｎ一，ＧＯＮＤｅ—ｙｎｉＧｉｇ，
ｉｒｖｎｅｑａｉｆｒｅｉａｙｈａｕｅｎｅｏｍｐｏｉｇｔｕｌｙｏｃ．ＦｎＨ，ｔｅｍｅｓｒＳａｄｒｃｍｍｅｄｔｎｏｉｒｖｅａｌｓｏｔｎｓｉｈｔｉｎａｏｓｔｍｐｏｅｔｍｙｏｅｃｎｅｔｉｈｎ
ＹＡｈｕ— ｉｎＣＥｅｇ，ＨＵＨｅｇｊｎＵＮＳｏｊｇ，ＨＮＦｎＯｎ — ｕａ
（．ｈｎｏｇＲｃｅａｃ１ＳａｄｎｉＲｓｒｅｅｈ如，ｉｉ７００Ｃｉ；．ｈｎｏｇＨｇｔｈＲｓｒｅｔ，ｉａ５１０Ｃｉ；Ｊｎ２２０，ｈｎ２Ｓａｄｎｉｎｇａｈ— ｅｅｅｃＣｎｅＪｎ２００，ｈｎｃａｈｒｎａ
ｒｖｅｄ．Ｉｌｏｂｉｆｙｓｍｍａｉｅｈｐｌｃｔｏｆｔｅｒｌｔｄｇｎｌｃｌｒｍａｋｒａｓｓｅｅｅｔｏｏｅｉｗｅｔａｓｒｅｕｌｒｚｄｔｅａｐｉａｉｎｏｅａｅｅｅｍｏｅｕａｒｅｓｉｔｄｓｌｃｉｎｔｈ
维普资讯
山东农业科学２０，：１～５０８６４４

稻米品质的分子水平研究进展

稻米品质的分子水平研究进展稻米是人们日常生活中的主要食物之一，其品质是影响消费者购买的重要因素。

稻米品质有很多方面，包括外观、口感、味道和营养成分等，这些方面的提升需要科学的研究和技术的改进。

许多研究显示，稻米品质的提升是多种因素综合作用的结果，同时也受到许多分子水平的调控。

首先，稻米的外观是非常重要的。

稻米的外观通常被描述为粒形、透明度、色泽和稻壳等方面。

在分子水平上，这些特征取决于稻米中特定基因的表达水平。

例如，OsMAPK6基因与稻米外观非常相关，该基因的表达水平可以影响粒形和透明度。

其次，稻米的口感也是重要的。

口感通常被描述为黏性、硬度和弹性等状态。

口感与稻米的淀粉质和蛋白质含量有关，而淀粉质和蛋白质的含量，则与稻米中的基因表达有关。

例如，LOC_Os02g47380基因的表达水平可以影响稻米的黏性和硬度。

稻米中的味道是另一个受到关注的方面。

味道通常被描述为粘味、甜味和香味等。

稻米口感和味道的发生也与稻米中的氨基酸含量有关。

与口感相似，稻米中氨基酸含量的调节也与其基因表达相关。

LOC_Os06g34210比较重要的基因，其表达水平可以影响稻米味道。

除了以上这些方面，稻米的营养成分也是影响人们健康的关键因素。

稻米的营养成分主要集中在胚乳和胚芽中。

胚乳和胚芽中的营养元素含量受许多基因的调控，如OsCAULIFLOWER1、OsGOR1、OsMADS28和OsMADS34等。

这些基因的表达水平可以调节稻米中的铁、锌、蛋白质、维生素和矿物质等营养元素的含量。

总之，稻米品质涉及到多方面的特征，包括外观、口感、味道和营养成分等，而这些特征又与稻米的基因表达水平有关。

当前的稻米品质研究已经深入到了分子水平，为稻米品质的改进和稻米相关疾病的治疗提供了科学的基础。

随着生物技术的发展和稻米品质相关基因的不断发掘，未来稻米品质研究的前景将非常广阔。

利用合成生物学改善食品营养研究进展

了 2 ～ 3 倍，且总脂肪和总蛋白质含量及一些重要农艺性状未发生显著改变 [9-10]。另外，针对高油酸含量大豆油
直链淀粉含量降低的现象。
的研究，美国 DuPont 公司也取得了成
2.2 增加稀有糖的合成
功，他们基于反义抑制与联合控制油
目前，研究发现大多数稀有糖对酸酯脱氢酶，将硬脂酸 -ACP 脱氢酶的
关键词：合成生物学；食品营养；改善
合成生物学作为一个新兴的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ究的营养与风味，从而满足人们对健康
领域，能设计、控制和规范生化代谢食品的需要，如提高食物中某些优质
过程，其目标是使生物学成为一门工蛋白和必需脂肪酸含量、适当减少糖
程学科。合成生物学系统地设计了代类物质含量，并增加膳食纤维、改善
谢路径，并产生了大规模的遗传因子，食物色泽，增加食欲等。农业和食品
且编辑后的粳稻品种口感类似于天然大豆的油酸含量，从而培育出高油酸
糯米品种。实验结果证明，Waxy 基因大豆。国内由此获得的大豆油酸含量
的表达水平与直链淀粉水平成正相关，最高达 80% 左右，较对照品种提高
通过调控 Waxy 基因的表达改变水稻中直链淀粉含量是可行的。Liu 等 [5] 在含有反义 Waxy 基因的水稻中发现
166 食品安全导刊 2021年5月
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淀粉含量分析，结果发现该种子直链技术。研究证实，可通过调控油酸合
淀粉的含量比野生型种子下降 12%，成关键基因（如 GmFAD2 基因）提升
证食品安全的前提下，不断改良食品因人体自身不能合成，而且甲硫氨酸