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
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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。
决定口感的好坏。
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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。
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%。
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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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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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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。
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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)
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