水稻定向選擇后代表型特性及淀粉合成關鍵酶基因表達分析.pdf

1、蒸煮食味品質是稻米的重要品質性狀，而直鏈淀粉和蛋白質含量是影響稻米蒸煮食味品質的主要內在因素。直鏈淀粉和蛋白質含量與品質性狀和產量性狀有密切關系，直鏈淀粉和蛋白質含量的變化勢必引起其它性狀的變化。水稻籽粒灌漿過程主要是淀粉和蛋白質合成及積累的過程。所以灌漿過程中籽粒碳氮代謝關鍵酶活性大小和相關基因的表達程度與淀粉品質形成有密切關系。通過品種間雜交是選育粳稻優(yōu)質高產新品種的主要途徑。因此研究不同品質類型粳稻品種雜交后代直鏈淀粉和蛋白質含量

2、定向選擇與蒸煮食味品質和產量性狀的遺傳變異特性、遺傳多樣性以及灌漿過程中籽粒碳氮代謝關鍵酶活性和淀粉合成關鍵酶基因表達變異關系，對明確粳稻優(yōu)質高產新品種選擇指標和闡明雜種后代淀粉品質形成的遺傳和分子生化學機理等方面具有重要的理論和實踐指導意義。為此本試驗選用直鏈淀粉和蛋白質含量不同的4個粳稻品種配制2個雜交組合，即系選1號×通769和東農423×藤系180，從F2分離世代起以籽粒直鏈淀粉和蛋白質含量作為雜種后代選擇指標按高低方向進行連續(xù)

3、定向選擇，構建直鏈淀粉和蛋白質含量不同的F8代遺傳變異株系群體，分析其該株系群體的蒸煮食味品質和產量性狀的遺傳變異特征以及該株系群體的SSR分子標記遺傳多樣性，灌漿過程中籽粒碳氮代謝關鍵酶活性和淀粉合成關鍵酶基因表達特點，其主要研究結果如下：
　　 1.通過對雜種后代籽粒直鏈淀粉和蛋白質含量的連續(xù)定向選擇可以顯著提高或降低雜種后代的籽粒直鏈淀粉和蛋白質含量，并選育出超親遺傳變異后代。直鏈淀粉和蛋白質含量與蒸煮食味品質及產量性狀的

4、相關性因直鏈淀粉和蛋白質含量的不同而發(fā)生變化。
　　 在高直鏈淀粉含量株系群體，直鏈淀粉含量與最高粘度、下降粘度、粘滯峰消減值、食味值相關性不顯著；在低直鏈淀粉含量株系群體，直鏈淀粉含量與下降粘度值呈極顯著負相關（-0.811**），與粘滯峰消減值呈極顯著正相關（0.913**）。
　　 在高蛋白質含量株系群體，蛋白質含量與粘滯峰消減值呈顯著正相關（0.657*），與下降粘度值呈顯著負相關（-0.666*），直鏈淀粉含量

5、與最高粘度、下降粘度值呈顯著負相關（-0.669*，-0.835**），與粘滯峰消減值呈極顯著正相關（0.922**）；在低蛋白質含量株系群體，蛋白質含量與最高粘度呈顯著的正相關（0.745*），直鏈淀粉含量與最高粘度、下降粘度、粘滯峰消減值相關性不顯著。
　　 在高直鏈淀粉含量株系中，直鏈淀粉含量與單株粒重呈顯著正相關（0.629*），蛋白質含量與單株粒重呈顯著的負相關（-0.771**），但在低直鏈淀粉含量株系中，直鏈淀粉含

6、量和蛋白質含量與產量性狀間相關不顯著。在高蛋白質含量株系中，蛋白質含量與產量性狀間的相關均不顯著，但在低蛋白質含量株系中，蛋白質含量與干粒重呈極顯著負相關（-0.812**）。
　　 2.SSR分子標記分析結果表明，在直鏈淀粉含量選擇后代中，高多態(tài)性主要發(fā)生在6號和9號染色體上，低多態(tài)性主要發(fā)生在3號和7號染色體上；在蛋白質含量選擇后代中，高多態(tài)性主要發(fā)生在7號和10號染色體上，低多態(tài)性主要發(fā)生在1號和3號染色體上。兩個組合中直

7、鏈淀粉含量選擇后代均比蛋白質含量選擇后代遺傳變異豐富。
　　 對直鏈淀粉和蛋白質含量選擇后代株系進行聚類分析，直鏈淀粉和蛋白質含量高的后代株系大都與高親聚在一起，而直鏈淀粉和蛋白質含量低的后代株系大都與低親聚在一起。
　　 3.水稻籽粒灌漿過程中，直鏈淀粉和蛋白質含量選擇后代籽粒ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶活性的變化趨勢基本一致，表現(xiàn)為隨灌漿進程酶活性逐漸增加，達到峰值后又逐漸下降，呈單峰曲線變化。A

8、DPG焦磷酸化酶活性達到峰值的時間在高、低直鏈淀粉含量選擇后代間沒有差異。在高直鏈淀粉含量選擇后代中，可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶活性達到峰值的時間早于低直鏈淀粉含量選擇后代。
　　 不同直鏈淀粉含量選擇后代酶活性的峰值存在差異。灌漿過程中，高直鏈淀粉含量選擇后代籽粒的ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶活性峰值顯著高于低直鏈淀粉含量后代。在籽粒灌漿前期，高蛋白質含量選擇后代籽粒谷氨酰胺合成酶活性顯著高于低蛋白質含量

9、的后代；在籽粒灌漿后期，結果相反。高蛋白含量后代中的蛋白水解酶活性始終高于低蛋白含量后代。
　　 在不同直鏈淀粉和蛋白質含量選擇后代籽粒碳氮代謝關鍵酶活性峰值的比較中，均出現(xiàn)超親現(xiàn)象。在兩個組合中，高直鏈淀粉含量選擇后代的ADPG焦磷酸化酶活性、可溶性淀粉合成酶活性，淀粉分支酶活性峰值均高于雙親；低直鏈淀粉含量選擇后代的ADPG焦磷酸化酶活性峰值均低于雙親。高蛋白質含量選擇后代的谷氨酰胺合成酶活性峰值均高于雙親；高蛋白質含量選擇

10、后代的蛋白水解酶活性峰值高于雙親，低蛋白質含量選擇后代的蛋白水解酶活性峰值低于雙親。
　　 4.OsAGPase、OsSSSⅠ、OsSBE1和OsSBE3在灌漿過程中均表現(xiàn)為，抽穗后10d時表達量相對較低，抽穗后17d表達量明顯提高。在抽穗24d，4個基因的相對表達量下降。OsSBE1和OsSBE3在灌漿過程中的變化趨勢有所不同，OsSBE1在灌漿過程中表達相對平穩(wěn)，而OsSBE3則在灌漿后期表達量明顯下降。
　　 在抽