《低澱粉黏滯性水稻的澱粉功能特性與基因克隆研究》是依託揚州大學，由劉巧泉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低澱粉黏滯性水稻的澱粉功能特性與基因克隆研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉巧泉
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
澱粉是水稻胚乳中的最主要成分，其組成與結構是決定稻米品質及其加工套用性能的最重要因素。我們在前期研究中篩選發掘了一份具特異澱粉特性的秈稻種質，其直鏈澱粉含量(26.6%)、膠稠度和鹼消值等常規理化指標以及外觀品質等與現有常規品種相仿，但卻具有極低的澱粉黏滯特性(Low starch viscosity, LSV)；遺傳分析表明該性狀受單顯性核基因控制。本研究擬在前期遺傳分析與基因初定位的基礎上，進一步採用DSC、GPC等技術探明水稻籽粒中低澱粉黏滯性形成的澱粉結構基礎及其方式，了解低澱粉黏滯性稻米的理化特性和營養特徵；並利用圖位克隆法分離低澱粉黏滯性的控制基因，解析該基因的功能及其參與稻米澱粉品質形成的分子機理，為稻米澱粉品質改良提供依據。
結題摘要
澱粉是水稻胚乳中的最主要成分，其組成與結構是決定稻米品質及其加工套用性能的最重要因素。本研究以一份具極低的澱粉黏滯特性(Low starch viscosity, LSV)的秈稻種質Q11為材料，開展了澱粉理化特性、基因定位與功能研究等，並取得了預期的研究成果；已發表論文4篇，其中SCI論文3篇；申請發明專利2項；培養博碩士生4名。以表現低澱粉粘滯特性的秈稻種質Q11和一個常規秈稻品種桂朝2號（GC2）及一個糯稻品種蘇御糯（SYN）為研究對象，研究了Q11低澱粉粘滯性的成因。結果表明，低澱粉粘滯性水稻品種Q11稻米在外觀形態上籽粒透明、無堊白，其含水量、粗蛋白含量、總澱粉含量和表觀直鏈澱粉含量等都與對照秈稻品種GC2接近，但膠稠度極顯著低於GC2和SYN。RVA分析顯示，Q11米粉具有極低的RVA譜，其峰值粘度、熱漿粘度、冷膠粘度和崩解值均顯著低於對照GC2；二硫蘇糖醇和硝酸銀處理以及澱粉RVA譜測定實驗表明，Q11米粉中的蛋白質結構和α-澱粉酶活性並非低粘滯性的成因。對澱粉粒的掃描電鏡觀察結果表明，Q11稻米具有較小且均一規則的澱粉粒；Q11澱粉具有非常小的膨脹力，且難以徹底糊化。綜合上述結果推測，秈稻品種Q11稻米低澱粉粘滯性的成因可能與其具有較小且均一的澱粉粒和澱粉粒難以膨脹、糊化的特性有關。對日本晴/Q11的F2代個體稻米（F2-3）進行了粘滯性性狀的遺傳分析，表明OsLSV基因主要通過控制峰值粘度來降低RVA譜。利用構建的OsLSV基因的近等基因系分析了BC6F2-3代的RVA譜分離情況，結果顯示低澱粉粘滯性性狀是由單基因控制的顯性性狀。利用構建的近等基因系對OsLSV基因進行了精細定位，將OsLSV基因定位在水稻第6號染色體短臂分子標記L13E與L17A之間約30kb的範圍。在日本晴基因組背景下該區段存在4個ORF，其中之一是已經定位和克隆的顆粒結合澱粉合成酶基因Wx。在對Wx基因上游序列的擴增分析時，發現與水稻日本晴基因組的同一位置的序列相比，在另一候選基因 Os06t0132801-01的外顯子的中部插入了一段反轉錄酶的一個外顯子，因此兩者可能組成了一個新的功能基因。推測候選基因可能就是位於Wx基因上游的新基因或者兩者存在一定的調控關係，共同導致了低RVA的出現。
