水稻淀粉合成相关基因研究
文献解读-解析转录因子如何调控水稻淀粉合成和米粒品质
ChIP-Seq+RNA-Seq解析转录因子OsSGL如何调控水稻淀粉合成和米粒品质研究背景水稻胚乳发育过程中的淀粉生物合成对谷物质量很重要,因为它会影响粒度和物理化学性质,它们共同决定了大米的食用质量。
谷物淀粉生物合成途径如何被调控,特别是转录抑制因子如何调节这个过程还处于未知阶段。
STRESS_tolerance and GRAIN_LENGTH(OsSGL)是一种新型的多效性应激相关转录因子,通过调控应激响应基因的表达来增强水稻的耐旱性。
该转录因子主要在调节籽粒长度和抗逆性方面发挥主要作用,那么转录因子OsSGL对于水稻胚乳中淀粉合成又会产生何种影响呢?能否调控OsSGL的表达来改变米质呢?下面就跟随小编来看看作者的解答吧。
研究内容一、OsSGL在发育期种子中高水平表达为了研究OsSGL基因在籽粒灌浆中的作用,本文作者分析了从开花后0天(DAF0)到开花21天的种子中OsSGL的表达情况。
结果表明,OsSGL在DAF18中高表达(如图A)。
此外,作者还利用由OsSGL启动子控制的组织化学β-葡萄糖醛酸苷酶(GUS)报告基因构建了ProOsSGL:GUS转基因株系。
GUS染色分析了OsSGL在胚乳发育过程中的表达,结果表明,在胚乳发育过程中,OsSGL蛋白的积累在DAF18时最高(图B)。
这些结果表明,OsSGL在籽粒灌浆中期(DAF18)有较高的表达,表明它在籽粒灌浆阶段发挥作用。
二、OsSGL基因的过度表达和敲除导致籽粒发育和品质的缺陷为了进一步研究OsSGL基因在籽粒品质中的作用,作者构建了OsSGL RNAi的独立转基因植株和几个OsSGL过表达的转基因株系,并挑选出过表达株系(OE-1和OE-6)和敲除株系(RNAi-8和RNAi-24),选择T2代进行研究,将SR59(野生型)与OsSGL-OE 和OsSGL-RNAi株系的垩白度进行比较,结果表明OsSGL-OE和OsSGL-RNAi品系的垩白率(PGWC)均高于野生型(图B)。
非糯水稻的可溶性淀粉合成酶Ⅱa基因(SSII-3)对稻米淀粉黏滞性谱(RVA谱)特征的影响
著 或 极显 著负 相关 , 与 崩解值 ( b r e a k d o w n , B DV ) 、 成糊温 度 ( pa s t i n g t e mp e r a t u r e , P T ) 极 显著 正相 关 , 说 明在 非糯水稻中, 控 制 糊化 温 度 的 S S I I - 3 基 因对 R V A谱 特 征 有重 要影 响 , 并且 S S I I - 3 基 因对 R V A谱各 特 征值 的影 响 方 向与 耽 基 因 的影 响方 向相 反 ; ( 2 ) S S I I - 3 基 因对 R V A谱特 征 值 的 作用 受 基 因 的影 响 , 其 中,
● 1 ● 、
S S 1 9 .m dL c a J
su We n — Li XI ANG Xun — Cha o XU Ya n— Fa ng LONG Xi a o — Li n KANG Cui — Fa ng XU Sh u n— J u
La b o fPl a n t Mo l e c u l a r Ge n e t i c s a n d Br e e d i n g, S o u t h we s t Un i v e r s i t y o fSc i e n c e a n d Te c h no l o g y , Mi n ya a ng 6 21 01 0 , Ch i n a
的 品质 差 异 , 其 遗 传表 现及 淀 粉合 成 相关 基 因( s t a r c h s y n t h e s i s . r e l a t e d g e n e s , S S R G) 对R V A谱 的影 响 已受 到广 泛 重 视 。本 研 究利 用 籼 型( O r y z a s a t i v a s s p . i n d i c a ) 光 温 敏核 不 育 系广 占 6 3 S 和 潜 力恢 复 系 C G1 3 2 R, 构建 的可 溶 性淀 粉 合成 酶 I 1 a 基 因( s s i i - 3 ) 和 颗 粒结 合 淀 粉合 成 酶 基 因( ) 均 存在 不 同 等位 基 因 的 回交 重 组 自交系作 为 供试 材料 , 在W x W x 、 W x 。 W x 和W x 。 W x 基 因型 的遗传 背景 下 , 研 究非糯 水稻 S S I I - 3 基 因对 R V A 谱特 征 的影 响 , 并与 基 因进 行 比较 , 结果 表 明 : ( 1 ) 糊 化温 度 与 R V A谱 中除最 高黏 度( p e a kv i s c o s i . t y , P KV) 之 外的 7 个 特征值显著 或极显著相 关 , 其 中, 与 热浆黏度( h o t p a s t e v i s c o s i t y , HP V ) 、 冷 胶 黏 度
水稻淀粉合成重要基因的近等基因系构建及其效应分析的开题报告
水稻淀粉合成重要基因的近等基因系构建及其效应分析的开题报告题目:水稻淀粉合成关键基因近等基因系构建及其效应分析一、研究背景和意义水稻作为全球重要的粮食作物之一,对于保障全球粮食安全具有重要的战略地位。
而水稻的淀粉有着极其重要的经济和营养价值,是水稻产量和品质的关键因素之一。
淀粉的合成过程中涉及到很多基因,其中包括 AGPase、GBSS、SBE 等。
这些基因的功能缺陷或丧失,将导致淀粉合成的异常。
因此,对水稻淀粉合成关键基因的研究具有重要意义,有助于深入了解淀粉合成的调控机制,为水稻品质改良提供理论依据和基础资料。
二、研究内容和目标本研究将以水稻为材料,对淀粉合成的关键基因进行系统研究。
主要包括以下内容:1. 构建水稻淀粉合成关键基因的近等基因系。
通过基因克隆和生物信息学分析,筛选出水稻淀粉合成关键基因的近等基因,并进行相似性和遗传差异性分析,确定优良基因型。
2. 对近等基因系进行多维度效应分析。
通过检测近等基因系不同生育时期的淀粉含量、淀粉合成酶活性、物理性质等指标,分析近等基因系不同基因型的淀粉合成能力和品质特征,为淀粉合成调控机制的深入研究提供参考。
三、研究方法和技术路线1. 材料选择和基因克隆。
筛选不同品种的水稻作为材料,采用 PCR 扩增方法,克隆出水稻淀粉合成关键基因的近等基因序列。
2. 生物信息学分析。
对克隆得到的序列进行比对分析,筛选出近等基因,并进行相似性和遗传差异性分析,确定优良基因型。
3. 构建近等基因系。
采用遗传分析和杂交育种的方法,构建出近等基因系,包括单基因、双基因和多基因组合。
同时,对杂交后的后代进行分子鉴定和基因型分析。
4. 多维度效应分析。
通过检测近等基因系不同生育时期的淀粉含量、淀粉合成酶活性、物理性质等指标,对不同基因型的淀粉合成能力和品质特征进行分析和比较。
四、预期成果和创新性1. 构建水稻淀粉合成关键基因的近等基因系,筛选出优良基因型,为淀粉合成调控机制的深入研究提供重要数据。
稻米淀粉合成研究进展
中 图 分 类 号: T S 2 0 1 . 1
文献标识码 : A
文章编号 : 1 6 7 4 — 1 1 6 1 ( 2 0 1 3 ) 0 5 — 0 0 5 3 — 0 2
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 1 5 %~ 2 2 % ,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- t t T  ̄ 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 ) AD P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 , A G P 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 1 1 0 0 0 1 )
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 .
水稻淀粉合成相关基因对稻米RVA谱特征的影响
关 键 词 : 稻 ; 粉 ;V 水 淀 R A谱 ; 粉 合 成 相 关 基 因 淀 中图分类号 : 51 s1
Th fe to h t r h- y t e ii g Ge e n RVA o l a a t r sis i c e Ef c f t e S a c S n h sz n n s o Pr f e Ch r c e it n Rie i c
维普资讯
第3 2卷 第 1 期 1
20 0 6年 1 19 1月 5 7~10 6 3页
作 物 学 报
ACT AGRONOMI I C A CA S NI A
Vo . 2.No. 1 13 1 P . 1 9 — 1 0 No .2 0 P 57 63 v. 0 6
研 究 了淀 粉 合 成 相 关 基 因 W 、 bl、h3 l 、 u 、s , 等 对 稻 米 淀 粉 R A谱 特 征 的影 响 。 结 果 表 明 , x S e S e 、s P l Ss a V
谱 8个 特 征 值 的 表 现 均 起 主 要 作 用 , 支 链 淀 粉 合 成 相 关 基 因 Se 、s1、si 3和 s/,表 现 明 显 的 上 位 效 应 。 在 糯 时 bl S Ss - s f /_ / 稻 遗传 背 景 下 , 支 酶 基 因 Se 分 bl和 可 溶 性 淀 粉 合 成 酶 基 因 &s 、 / 和 Ss7,都 可 对 R A谱 特 征 产 生 显 著影 响 , &s, _ s, / - V 其
水稻淀粉合成相关基因研究
式
Xunchao Xiang Southwest University of Science and Technology
15
SSSⅢ 与SSSⅡ相比,更倾向于合成长的B1和B2 链 (DP=25~35)(Edwards等,1999)。只在一个分
支簇内出现的B链称B1链,连接2和3个分支簇的B 链分别称B2和B3链。
决定口感的好坏。
5/22/2012
Xunchao Xiang Southwest University of Science and Technology
2
外观品质鉴定相对简单; 蒸煮食味品质(eating and cooking qualities, ECQs)包括
直链淀粉含量(Amylose Content, AC)、胶稠度(gel consistency, GC)和糊化温度(gelatinization temperature, GT),ECQs是稻米品质中最重要也是最复杂的指标, 传统鉴定方法相对繁杂。 优质稻米一般具有适中的表观直链淀粉含量 (Apparent Amylase Content,AAC),高的GC和低的 GT。
The boxes represent exon regions: shaded regions are translated, and nonshaded regions are transcribed but not translated. Lines connecting boxes correspond to intron regions. The sizes of the gene and sequenced region are indicated above the boxes. The numbers 1, 2 and 3 indicate the locations of single nucleotide polymorphisms (SNPs) 1, 2 and 3 analyzed for phenotypic associations. Bold italic sequences indicate codons with nonsynonymous mutations.
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 A P 。 A P 由 A P一 DG D G D 葡萄糖 焦磷 酸化 酶 ( D A P—g cs yohshr— l oeprpopoy u l eA Ps) 化合 成 , a , G ae 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 A Ps G ae的 2个 小 亚 基 的基 因 ( G S , A P 1 A P 2 都 由 9个 内 含 子 和 1 G S) 0个 外 显 子 组 成 。
A P1 GG s 6 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
A Ps G ae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 2 J
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 2 27 ;. 7 17 2 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 25 0 ) 2 09 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 ; 20 3
Wx基因失活时淀粉合成相关基因对稻米蒸煮和食味品质的影响
W x基因失活时淀粉合成相关基因对稻米蒸煮和食味品质的影响何颖(常州工程职业技术学院吴玲江苏常州213000);;l一自然科学【摘要】用相关基因位点的分子标记检测‘扬辐糯4号’(籼糯)/‘苏御糯’(粳糯)的F2群体共501个单株,结果表明,在w x基因失活的情况下G c变异与所研究的淀粉合成相关基因无关,而Ss s l I a基因仍能解释G T变异的25.1%。
除所研究的主要淀粉合成相关基因外,可能还存在其他遗传因素控制G C/G T的变异。
[关键词】水稻_x基因淀粉合成相关基因基因标签标记中图分类号:TS2文献标识码:A文章编号:1671--7597(2008)0510001--01一、引青水稻的蒸煮和食味品质是稻米品质的核心,决定了稻米的消费区域和途径,一般通过测定稻米淀粉的表观直链淀粉含量(A A C)、胶稠度(G c)和糊化温度(G T)三项指标来综合评估。
对A A C、G T和G c的Q TL分析表明,从c由位于第六号染色体上的w x基因控制,这个基因具有编码颗粒性结合淀粉合成酶(G B ss)的功能。
对于G c,有些研究者认为它也是由w x基因控制的,也有些研究者认为它由两个微效基因控制。
而G T则由第六号染色体上编码可溶性淀粉合成酶I I a的Sss l I a基因控制。
但是究竟有多少基因参与控制性状Gc和GT,以及这些基因之间如何互作,仍未有一致的结果。
近年来的研究表明,颗粒性结合淀粉合成酶(G B SS)、可溶性淀粉合成酶(S SS)、淀粉分支酶(S BE)和淀粉去分支酶(D BE)都参与了水稻淀粉的合成并且对淀粉结构有着决定作用。
w x位点对A A C和G c的表型变异起决定作用,同时对GT变异也有影响,为研究当wx基因的强大影响消失时,其他的淀粉合成相关基因如何影响G c和G T,我们选用了一个F2群体,这个群体的W X基因为隐性,不编码G B SS,直链淀粉<2%。
稻米蒸煮品质及其淀粉合成相关酶基因的研究进展
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 3 0 0 ; - 浙 1 0 6 杭州师范大学 , 浙江 杭州 3 0 3 ;通讯作者 , — ali h as e.1 10 6 E m ir e@ca. t l :c n e) 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
DOI 1 . 6  ̄i n10 - 0 22 1 . . 2 :03 9 .s.0 6 8 8 . 00 0 9 s 0 50
中 国 弗 米 2 1 , 65)7 1 0 0 1 ( :- 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 Q L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 : 3 9. ; 9 69 ;5 Q 4 5 Q 4 .2¥ 1 5 1 文 献标 识 码 : 文 章 编 号 :0 6 88 (o o o — 0 7 0 A 10 — o 2 2 l )5 0 0 — 5
水稻淀粉合成关键酶活性变化动态研究
2 O 2 5 3 O 3 5
抽 穗 后大 数 ( ) d
早熟 品种 陆稻 1号 和藤 系 10, 8 晚熟 品种 富 士光 和 东 农 4 5在灌 浆 后期 合 成淀 粉 的能 力较 强 。 1
3 结 论
( ) 浆 前期 籽 粒 直 链 淀粉 、 链 淀粉 和 总 淀 粉 1灌 支
O. 4 1 O 1 5 2 O 2 5 3 0 3 5
抽 随后 天 数 ( ) d
图 1 灌 浆期 籽 粒 ADP 焦磷 酸化 酶活 性 变 化 G
在 抽穗 开花 期 , 处 理选 取 生长 整 齐 一致 、 日 各 同
抽穗 的植 株 , 上 纸牌并 标 记抽穗 日期 。自抽穗后 第 挂
4 5的 A P 、S 、 B 1 G P S S S E活性 高 于藤 系 1 0和富 士光 。 8
23 淀 粉 分 支 酶 .
保持 较 高 的酶 活性 。 它 通过 a 1 6糖 苷 键合 成 支 链 淀 粉 ,是 胚 乳 内唯 一 参 考 文 献 一— 直 接催 化 淀 粉分 支产 生 的酶 。灌 浆 成 熟 期 籽 粒 淀粉 [】 金 华 , 家 瑞 . 质 稻 籽 粒 发 育 过 程 中直 链 淀 粉 含 量 和 分 1奥 傅 优 分 支酶 活性 变 化 如 图 3所 示 。 供 试 品种 灌 浆 期 籽粒 淀 粉 分 支 酶 的 活 性 变 化趋
后 期仍 保持 较 高的酶 活性 。 关 键词 : 米 品质 ; 稻 灌浆成 熟期 ; 关键 酶
1 材 料 和 方 法
11 供 试 品 种 .
2 结 果 与 分 析
21 AD G 焦 磷 酸 化 酶 . P
淀粉磷酸化酶 水稻籽粒淀粉合成
淀粉磷酸化酶水稻籽粒淀粉合成1. 引言1.1 淀粉磷酸化酶的作用淀粉磷酸化酶是一种重要的酶类蛋白,在植物细胞中发挥着关键的作用。
其主要功能是催化淀粉分子中的羟基与磷酸基团结合,形成磷酸淀粉,并通过这一过程调控淀粉颗粒的形态和结构,影响淀粉的生物学功能。
淀粉磷酸化酶的作用不仅限于淀粉的合成过程,还参与调控植物的生长发育、环境适应等多种生理过程。
在水稻籽粒中,淀粉磷酸化酶的作用尤为重要,因为水稻籽粒是水稻植株的主要能量存储器官,水稻的产量和品质与水稻籽粒中淀粉的含量和品质密切相关。
淀粉磷酸化酶在水稻籽粒淀粉合成过程中发挥着不可替代的作用,对于水稻的生长发育和产量品质具有重要影响。
淀粉磷酸化酶的研究不仅有助于揭示淀粉合成的调控机制,更有助于通过遗传改良和基因工程技术提高水稻产量和品质,为粮食生产做出贡献。
1.2 水稻籽粒淀粉合成的重要性水稻籽粒淀粉合成是水稻生长发育过程中至关重要的一环,它直接关系到水稻的产量和品质。
水稻籽粒中淀粉的合成过程决定了水稻的产量,因为淀粉是水稻籽粒的主要能量来源,同时也是水稻种子发芽和萌发过程中所需的主要营养物质。
水稻籽粒中淀粉的含量和品质直接影响了水稻的经济价值和对人类的营养贡献。
水稻籽粒淀粉的合成过程受到多种因素的调控,其中淀粉磷酸化酶作为关键调控因子之一,对水稻籽粒淀粉合成起着重要作用。
淀粉磷酸化酶通过磷酸化作用参与调控淀粉的合成和降解过程,直接影响水稻籽粒中淀粉含量和结构。
研究淀粉磷酸化酶在水稻籽粒淀粉合成中的作用机制和调控方式对于提高水稻产量和品质具有重要意义。
水稻籽粒淀粉合成的重要性在于其直接关系到水稻的产量和品质,对于提高水稻的经济价值和对人类的营养贡献具有重要意义。
深入研究淀粉磷酸化酶在水稻中的作用机制和应用前景,将为水稻育种和生产提供重要的理论和实践基础。
2. 正文2.1 淀粉磷酸化酶研究的历史淀粉磷酸化酶(Starch Phosphorylase)是一种重要的酶,它在淀粉合成过程中扮演着关键的角色。
籼稻突变体XLA-1、XLA-2低直链淀粉突变基因的鉴定研究的开题报告
籼稻突变体XLA-1、XLA-2低直链淀粉突变基因的鉴定研究的开题报告一、研究背景与意义籼稻(Oryza sativa L.)是我国主要的农业作物之一,也是我国乃至全球重要的粮食作物之一。
但是,籼稻自然突变体的种类相对较少,存在一些难以解决的问题,如淀粉的直链结构问题。
淀粉是植物最重要的储能物质之一,籼稻中淀粉含量约为68%,淀粉在植物种子发育的过程中起着重要的作用。
但是,淀粉的结构与性质决定其在不同的用途中的应用广度和价值。
然而,在淀粉的合成过程中,由于某些基因的变异而出现了直链淀粉和支链淀粉两种不同的生化结构类型。
因此,本研究旨在通过识别和鉴定低直链淀粉突变基因(XLA-1、XLA-2)的方式,为淀粉的生产提供新的思路和方法,同时,通过深入了解基因表达和调控机制的变化,为突变体的进一步应用开发奠定基础。
二、论文的研究内容1.籼稻突变体XLA-1、XLA-2的筛选本研究将采用CRISPR/Cas9技术识别和鉴定低直链淀粉突变基因XLA-1和XLA-2,并利用基因克隆技术将这些突变基因导入适宜的表达载体中,用于筛选对突变基因具有足够敏感性的试验材料。
2.突变基因的克隆和分析本研究将对XLA-1和XLA-2突变基因进行克隆,并通过PCR和基因测序技术分析其序列信息和片段长度,以进一步确认突变基因的存在和组成。
同时,我们将利用实时定量PCR技术进一步研究突变基因的表达量和调控机制。
3.功能分析和生理机制研究本研究将通过对突变基因的生物信息学分析、功能实验和生理机制研究,深入探讨XLA-1和XLA-2基因与淀粉合成过程的相关性,以及基因表达和代谢途径的变化对籼稻淀粉功能和性质的影响。
三、研究方案和预期成果1.研究方案(1)材料准备:通过CRISPR/Cas9技术获得籼稻突变体,并筛选出对突变基因具有足够敏感性的试验材料。
(2)突变基因的克隆和分析:通过PCR和基因测序技术分析突变基因的存在和组成。
(3)功能分析和生理机制研究:进行基因表达差异分析,深入探讨XLA-1和XLA-2基因与淀粉合成过程的相关性,以及基因表达和代谢途径的变化对籼稻淀粉功能和性质的影响。
稻米直链淀粉含量的遗传研究进展
, ,
( .Pnx n gcl rl eerh]stt,igin 70 ,hn ; 1 igi gA r ut a sac ntuePnx g 3 00 C ia a i u R l a 3
2 edMaae et tt no PnxagCt,igi g 300 C ia .Se ngm n Sai f igin i Pnx n 70 ,hn ) o y a 3
A sr c : myoec ne ti a mpra t ult h rce fr e gan T elsae rgessi h n ei n e o myoe b ta t A ls o tn s n i otn ai c aa tro i ri. h er hp orse n teih r ac fa ls q y c  ̄ t
基因转录产物 m N R A前体的有效剪接 , 来降低直链淀粉含量的¨ 。 13 直链淀粉含量增效基因 a 直链淀粉含量增效突变体(m l e x ne, ) 不仅直链淀粉含量成倍提高, . e a y s t dra , o ee e 支链
淀粉的性质 也发生了变化 , 长链的比例和长度增加 , 短链减少 。已经发现 3对非等位基因 一 、 一 1。 2和 n 一 e 3可
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江西农业学报
20 ,8 6 :1 2 061 ()2 ~ 4
AcaAgiutre Ja gi t r lua in x c
稻 米 直链 淀粉 含量 的遗传研 究进 展
基因芯片分析水稻灌浆期籽粒淀粉合成相关基因的表达
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协同调控水稻淀粉合成和谷物品质
协同调控水稻淀粉合成和谷物品质
水稻是我国主要的粮食作物之一,其重要性不言而喻。
在水稻的生
长过程中,淀粉合成是其最基本的生理生化过程之一。
淀粉在人类的
日常饮食中占据着重要的地位,高质量的谷物品质更是农业发展不可
或缺的一环。
因此,在水稻的种植过程中,协同调控水稻淀粉合成和
谷物品质是十分重要的。
首先,谷物品质的提高需要协同调控多个因素:浸泡时间、温度、氧
气浓度等。
这些因素在不同的生长期中具有显著的影响,如控制浸泡
时间可以增加稻谷的糊化度和胶性,从而提高米质品质。
同时,通过
控制成熟期水分、硬度等因素,可以有效提高水稻谷物的比重、储藏
稳定性和品质等水平。
其次,淀粉合成也是协同调控的重点。
研究发现,在淀粉合成过程中,糖原分解酶和淀粉合成酶的作用机制有着密切的联系。
而糖原分解酶
又与植物基因的表达水平、营养状况等因素有关。
因此,要实现协同
调控淀粉合成,必须通过对植物营养环境调控和基因水平调控相结合
的手段来实现。
同时,在淀粉合成过程中,不同的生长期也需要不同
的调控方式。
例如,在干旱期,应适当增加外源糖的投入,以刺激淀
粉合成酶的活性,在保证高质量水稻收获的基础上提高总产量。
总之,协同调控水稻淀粉合成和谷物品质是十分重要的。
要实现高产
优质的收获目标,必须对水稻的生长过程进行全面分析和探索,通过
协同调控多个因素的方式来提高谷物品质,增加总产量。
只有在理念
先进、精细化管理的情况下,我们才能重塑种植业的未来,为人民健康食品供应做出应有的贡献。
水稻淀粉合成相关基因对稻米品质效应的研究
C HEN e g , UN n h n YANG e f n 2 ZHANG h — o g Z F n S Go g c e , Z —e g S iy n , HANG n —u , Ho g r i
,
YANG — h n Ya c u 。
,
Y A huj n Z A G Z e gqu U N S o— ag , H N hn .i i
基 因 对 大 多 数 品 质 性 状 效 应 显 著 ,h Se 3效 应 次 之 ,bl效 应 较 小 ;bl和 Se Se Se b3基 因在 不 同 的 W x等 位 基 因 背 景 下 , 对 稻 米 的品 质 的理 化 特 征 的效 应 不 同 。3基 因 间存 在互 作 效 应 , x与 Se W b3的 互 作 效 应 较 大 。
( B 3 aetremao n y sivle ns rh boy tei i iee d s em. ega ueb u d s rhsnh s a S E ) r he jre zme n ov di t c isnh ss nr n op r T rn l-o n t c y taew s a c h a
Ge o c Mi it fEd c to Ag o o l g Ya g h u Unvst Ya g h u 2 5 0 Chn n mis, n sr o u ain, rn my Col e, n z o iii y e y, n z o 2 0 9, ia;
稻米支链淀粉的结构及其遗传调控研究进展
图 1 Hi k f 提 出 的 支链 淀 粉 的 成 簇 结 构 模 型 z u u i
~
l ] B链 [ 括 B ( L2 6和 包 C 0~2 、 C 2~ 4) B ( L4
4 ) B ( L6 7 ) B ( L 0 8 、 3 C 9~ 5 和 4 C 14~10 ] 4 ) 构成 , 链长
构 的遗传 调 控 机 理 研 究 很 少 , 约 了 稻 米 品质 的遗 制 传改 良。 因此 , 入 研 究 稻 米 支 链 淀 粉 结 构 形 成 的 深 遗传 调控 机 理 是 进 一 步 开 展 稻 米 品质 改 良的 基 础 。 本文 从 稻米 支 链 淀粉 的结构 及 其 与 淀粉 理 化 特性 的 关系、 支链 淀 粉 合 成 相 关 基 因 与 遗 传 调 控 等 方 面 概
稻 米 支链 淀 粉 的结 构及 其 遗 传 调 控 研 究 进 展
朱 昌兰 贺 浩 华 贺 晓 鹏 彭小 松 傅 军 如 欧 阳林 娟
( 西农 业 大学作 物 生理 生态 与遗 传 育种 教育 部 重点实 验 室 , 昌 3 0 4 ) 江 南 305 摘 要 随着人 们 生 活水平 的提 高 , 对稻 米 品质 的要 求越 来越 高。 支链 淀粉 结构是 影 响 米饭 质 地 , 成 造 直链 淀粉 含量 相 同或相 似 的品 种 间稻 米 品 质 差 异 的 主要 原 因。在 综 述 了稻 米 支链 淀 粉 的 结构 特 征 及 其 与淀
接 的葡萄 糖支 链共 同构 成 的 多 聚 体 , 括 A、 C链 包 B、 三种链 。其 中 A链 没 有 分 支 , 过还 原 端 与 B链 相 通
基 金 项 目 : 家 自然 科 学 基 金 ( 0 60 4 3 7 0 1 ) 江 西 省 主 国 3 5 0 7 ,0 6 1 8 , 要 学 科学 术 和技 术 带 头 人 培 养 计 划 (0 8 D 0 0 ) 20 D 0 8 0 , 江 西 省科 技 支撑 计 划 ( 0 7 N 00 2 0 B 1 30) 收 稿 日期 :09—1 0 20 2— 5
淀粉类基因在水稻生长中的作用
淀粉类基因在水稻生长中的作用水稻是全球最重要的粮食作物之一。
随着全球人口的不断增长,对水稻的需求也越来越高。
因此,研究水稻的生长机制以及如何提高水稻的产量和抵御各种病害成为了研究热点之一。
在水稻的生长中,淀粉类基因起着关键的作用。
淀粉类是水稻中最重要的存储体之一。
可以说,水稻的产量和品质极大程度上依赖于淀粉类的生产和调节。
淀粉类的生产是一个非常复杂的过程,其中涉及到了大量的基因调节。
目前已经发现了一些淀粉类基因在水稻生长中的作用。
下面,我们来一一介绍这些基因以及它们的作用。
1. Wx基因Wx基因编码的是淀粉合酶,是水稻淀粉合成的关键酶。
Wx基因的突变会导致淀粉合酶的结构和功能的改变,从而影响淀粉合成的速率和淀粉类型的结构。
很多研究表明,粳稻和籼稻中的Wx基因是不同的,粳稻中的Wx基因会产生Amylose和Amylopectin的混合物,而籼稻中的Wx基因则只会产生Amylose。
这也是为什么粳稻比籼稻更适合做主食的原因。
2. Sbe基因Sbe基因编码的是淀粉支链酶,它的主要作用是分支淀粉分子的形成。
在水稻生长发育过程中,Sbe基因的表达模式会有变化。
在水稻生长初期,Sbe基因会表达出SBE I和SBE III两种酶,这两种酶的主要作用是产生短支链淀粉。
等到水稻进入成熟期后,Sbe基因则会表达出SBE IIb,这种酶主要作用是产生长支链淀粉。
可以看到,Sbe基因的表达对水稻的淀粉类型和结构有着很大的影响。
3. BEI基因BEI基因编码的是淀粉合成酶,并且它与淀粉支链酶(SBE)共同作用于淀粉的合成和分支。
BEI基因可以调节淀粉合成酶和支链淀粉合成酶之间的平衡。
有研究表明,BEI基因的表达会影响淀粉颗粒的大小和形态。
而且,当BEI基因表达受到抑制时,水稻的淀粉含量会下降。
4. ISA基因ISA基因编码的是淀粉分支酶,在水稻的淀粉结构中扮演着重要的角色。
ISA基因的突变会导致淀粉的支链数量和长度的改变,从而影响水稻的产量和品质。
水稻生长发育中重要基因的功能研究
水稻生长发育中重要基因的功能研究水稻是全球最重要的经济作物之一,它在世界各地都有广泛的种植。
水稻的生长发育过程中涉及到很多重要的基因,这些基因的功能研究对于提高水稻的产量、抗病性和适应性至关重要。
一、水稻生长发育过程中的基因调控水稻的生长发育过程中,基因调控起着非常重要的作用。
由于水稻的遗传基础相对较简单,因此水稻基因在调控生长发育过程中的作用非常清晰明确。
水稻的生长发育可以分为三个阶段:萌芽期、生长期和成熟期。
在这三个阶段中,涉及到许多不同的基因。
例如,在萌芽期,水稻苗的生长过程与锌、磷、铜等营养元素的吸收和代谢有关。
在生长期,水稻的光合作用和光合产物的分配与根系的发育有关。
在成熟期,水稻的籽粒发育过程和淀粉合成有关。
基因对于这些生长发育过程中的调控非常重要。
不同的基因会在不同的生长发育阶段发挥作用,从而影响这些生长发育过程的进展和结果。
二、水稻中的重要基因及其功能水稻生长发育过程中,有许多重要的基因。
这些基因的功能研究为我们了解水稻的生长发育提供了基础。
1. OsTB1OsTB1是水稻中重要的生长素信号分子。
它的主要功能是在水稻的茎和根中控制延伸生长和分枝。
如果OsTB1的表达过多,水稻的茎和根会变得矮小;如果表达不足,水稻就会过度生长。
2. OsSPL14OsSPL14是水稻中的转录因子,它在水稻的茎和叶中发挥着重要的作用。
研究表明,OsSPL14对于水稻茎和叶的分裂和扩张非常关键。
如果OsSPL14的表达水平太低,水稻的茎和叶就会变得矮小和狭窄。
3. OsSPL16OsSPL16是水稻中另一个非常重要的转录因子。
它的主要功能是在水稻的花和果实中调控发育过程。
研究表明,OsSPL16可以促进水稻花和谷粒的发育,从而提高水稻的产量。
4. OsCYCD3;1OsCYCD3;1是水稻中的细胞周期调节因子。
它在水稻的花朵中发挥着重要的作用,促进了水稻花朵中花粉管细胞的分裂和扩张。
研究表明,OsCYCD3;1的表达与水稻的花朵发育和籽粒产量密切相关。
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4. 淀粉脱支酶(Starch Debranching Enzyme,DBE) 。
每一种酶有多种同工型。
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Bao 等人对30 个品种中SSIIa(SSII-3)基因中一段包
括内含子6, 7 和外显子6, 8, 以及部分3′非翻译 区的核苷酸序列进行了测序分析, 结合关联分析 检测到在第8 外显子中GC/TT 的变异对糊化温度 的变异具有较大的影响。
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式
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SSSⅢ 与SSSⅡ相比,更倾向于合成长的B1和B2 链 (DP=25~35)(Edwards等,1999)。只在一个分
支簇内出现的B链称B1链,连接2和3个分支簇的B 链分别称B2和B3链。
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5
淀粉合成酶(starch synthase,SS)根据在提取液中与淀
粉粒的结合程度不同,分为颗粒结合淀粉合成酶 (GBSS)与可溶性淀粉合成酶(SSS)两类,前者与 淀粉粒紧密结合在一起,而后者与淀粉粒结合程度较 弱。 淀粉合成酶以ADPG为底物催化形成α-1,4糖苷键,从 而线性延长葡聚糖链。
The boxes represent exon regions: shaded regions are translated, and nonshaded regions are transcribed but not translated. Lines connecting boxes correspond to intron regions. The sizes of the gene and sequenced region are indicated above the boxes. The numbers 1, 2 and 3 indicate the locations of single nucleotide polymorphisms (SNPs) 1, 2 and 3 analyzed for phenotypic associations. Bold italic sequences indicate codons with nonsynonymous mutations.
包括SSS1、SSSII、SSSIII和SSSIV,它们主要参与
支链淀粉的合成。
SSSII有同工型SSSII-1、SSSII-2、SSSII-3;
SSSIII有同工型SSSIII-1、SSSIII-2;
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SSSIV有同工型 SSSIV-1、SSSIV-2; Xunchao Xiang Southwest University of Science and Technology
向珣朝
西南科技大学
水稻品质是指稻谷和稻米的质量,直接关系到水稻生
产的经济效益和人民的生活水平。 根据优质稻谷国标GB/T17891-1999,稻谷和稻米品质 包括加工品质、外观品质、蒸煮食味品质、营养品质 等。其中最重要的是外观品质和蒸煮食味品质;
外观品质决定稻米的商品性,蒸煮食味品质
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SSS1主要负责合成短链,也即小于10个葡萄糖单
位的链;进一步的延伸由SSSII和SSSIII负责;在进 一步延伸之前,可能引入了分支。
SSSII为支链淀粉晶体构建所必需,它负责合成支
链淀粉分支簇的主要成分——中等长度的葡聚糖链,
对分支簇内短链(A和B1链)延伸、B2和B3链合成起
明显作用,促进晶体层的形成,影响淀粉的晶体模
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1. ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)
AGP催化淀粉合成中的第一个反应,产生有活性的供
体ADP-葡萄糖(ADP-glucose,ADPG)。 AGP有两个大亚基和两个小亚基组成,分别由两个基 因编码。 AGP有两种存在场所:细胞质和质体。谷类作物的胚 乳中,大部分(85–95%)存在于细胞质中。
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2.颗粒结合淀粉合成酶(granule binding starch synthase, GBSS)
GBSS有两种同工型:GBSSI和GBSSII。 GBSSI由Waxy (Wx) 基因编码,它的主要功能是合成
直链淀粉。 GBSSII的主要功能是在果皮等非储藏器官中合成临时 性的直链淀粉。 Wx 基因变异是导致水稻直链淀粉含量变异最主要的原 因。目前在Wx 座位上已经发现存在5 种复等位基因 (Wxa, Wxb, Wxop, Wxin 和wx) ,分别存在于普通籼稻、 粳稻、云南软米品种、美国长粒粳稻Lemont和糯稻中。
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Schematic representation of starch synthase IIa (SsIIa) showing the location of nonsynonymous polymorphisms observed in cultivated rice.
决定口感的好坏。
5/22/2012
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外观品质鉴定相对简单; 蒸煮食味品质(eating and cooking qualities, ECQs)包括
直链淀粉含量(Amylose Content, AC)、胶稠度(gel consistency, GC)和糊化温度(gelatinization temperature, GT),ECQs是稻米品质中最重要也是最复杂的指标, 传统鉴定方法相对繁杂。 优质稻米一般具有适中的表观直链淀粉含量 (Apparent Amylase Content,AAC),高的GC和低的 GT。
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一、高等植物淀粉的生物合成
协同完成的酶有: 1. ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(ADP glucose
pyrophosphorylase,AGP);
2. 淀粉合成酶(starch synthase,SS);
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Main pathway of starch biosynthesis including sucrose synthesis, sucrose degradation and starch synthesis in rice
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FBP1,fructose-1,6-bisphophatase1; PGM, phosphoglucomutase; AGPase, ADP-glucose pryophosphorylase; PPi, pyrophosphate.
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Schematic representation of the gene that codes for rice starch synthase IIa (SSIIa) showing the positions of exons, introns and single nucleotide polymorphisms (SNPs).
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4.淀粉分支酶(starch branching enzyme, SBE)
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Gao 等人用图位克隆法获得了控制稻米糊化温度 的基因ALK(SSII-3), 推测在翻译起始密码子ATG
下游的G264 突变为C264 与糊化温度的高低有关;
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稻米淀粉合成相关的主要5大类酶:
1. ADProphosphorylase,AGPase) 2.颗粒结合淀粉合成酶(granule binding starch synthase, GBSS) 3.可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase,SSS) 4.淀粉分支酶(starch branching enzyme,SBE) 5.脱分支酶(debranching enzyme,DBE)
3/15/2014