水稻糊化温度特性的理化基础与分子遗传学研究

论文摘要

糊化温度（GT）是决定稻米蒸煮食用品质的一个重要指标,是指淀粉颗粒在水溶液中加热,开始吸水并发生不可逆膨胀、其自然的晶体结构被破坏,双折射性（淀粉表面开始丧失特有的极化相转变为溶解态）丧失时的临界温度。GT通常采用碱裂解法来间接测定,用碱消值（alkali spreading value,ASV）表示:也可利用差示扫描量热法（differential scanning calorimetry,DSC）进行直接分析。本研究以一个水稻低GT突变体（黄玉B）及其它不同GT的水稻品种为材料,分析了淀粉的理化特性与GT性状的关系,开展了GT基因的分子定位,分析了GT与枝链淀粉链长分布的关系,确定了不同遗传群体中控制GT性状的分子遗传学和理化基础;在不同GT类型的水稻品种中开展了与ALK（SSⅡα）相邻SSR的分析,以验证GT遗传控制的机制和确定适用于辅助选择育种的SSR分子标记的筛选策略;最后,对不同GT类型的几个水稻品种的SSⅡα基因进行了测序分析,设计了一个SSⅡα基因SNP标记,并进一步用SSⅡα和Wx基因的SNP标记分析了不同品种的基因型及其GT之间的关系。主要研究结果如下: 1) 突变体黄玉B与其亲本Ⅱ-32B的ASV及各DSC参数存在极显著差异,前者的ASV达7级左右,To,Tp,Tc分别为64.1℃,69.2℃和77.8℃,而后者相应地分别为2级,和74.0℃,77.2℃和82.5℃。黄玉B的枝链淀粉链长比值（DP≤12/DP≤24,ACR）为0.235,Ⅱ-32B的仅为0.157。两者的ACR与ASV呈显著正相关,而和To,Tp,Tc显著负相关。X-衍射分析表明,Ⅱ-32B淀粉颗粒的结晶度高于黄玉B和低GT品种秀水110,这可能是高GT的物理基础。 2) 粳稻品种秀水110的ASV和泥青粘与黄玉B的相似,但其ACR大于后两者,同时秀水110的To,Tp,Tc也极显著低于后两者。由此表明,在Ⅱ-32B和这3个品种中,ACR和GT存在负相关关系。但是,另一个籼稻品种R3027的ACR与黄玉B和泥青粘相似,而GT显著高于后两者,表明枝链淀粉链长分布的差异不能完全解释这3个品种间的GT差异。 3) GT的经典遗传学特性。黄玉A和黄玉B的ASV及DSC参数相似,表明GT的细胞质效应不明显,而黄玉A/Ⅱ-32BF1的GT要较Ⅱ32A/黄玉BF1略低,且均与Ⅱ-32B的GT无显著差异,表明高GT对低GT呈显性,并具胚乳三倍体

论文目录

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• 缩略语
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 淀粉组成和特性
• 1.1.1 淀粉组成
• 1.1.2 淀粉颗粒结构
• 1.1.3 淀粉特性
• 1.2 淀粉生物合成
• 1.2.1 淀粉合成过程中的关键酶
• 1.2.1.1 AGP
• 1.2.1.2 SS
• 1.2.1.3 SBE
• 1.2.1.4 DBE
• 1.2.2 水稻中淀粉的生物合成
• 1.2.2.1 直链淀粉的合成
• 1.2.2.2 水稻中枝链淀粉的合成
• 1.3 水稻GT的研究进展
• 1.3.1 GT的测定
• 1.3.2 影响 GT的因素
• 1.3.2.1 品种间差异
• 1.3.2.2 环境温度的影响
• 1.3.3 淀粉与GT的关系
• 1.3.3.1 AAC与 GT
• 1.3.3.2 枝链淀粉与GT
• 1.3.3.3 淀粉颗粒与 GT
• 1.3.4 GT的遗传研究
• 1.3.4.1 GT的经典遗传研究
• 1.3.4.2 GT的分子遗传研究
• 1.3.4.3 GT与SSIIa
• 1.4 水稻基因作图及标记辅助选择育种
• 1.4.1 SSR序列的分布
• 1.4.2 遗传图谱
• 1.4.3 SSR分子标记的发展
• 1.4.4 品质相关基因特异性分子标记
• 1.4.5 农艺性状相关分子标记
• 1.4.6 分子标记辅助选择
• 1.5 论文研究的目的和主要内容
• 第二章 不同糊化温度水稻淀粉理化特性研究
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 样品处理
• 2.1.3 碱消值分析
• 2.1.4 DSC分析
• 2.1.5 RVA分析
• 2.1.6 AAC测定
• 2.1.7 X—衍射
• 2.1.8 枝链淀粉链长分布
• 2.1.9 数据分析
• 2.2 结果分析
• 2.2.1 糊化温度
• 2.2.2 AAC含量及淀粉粘滞特性
• 2.2.3 枝链淀粉链长分布
• 2.2.4 淀粉晶体特性
• 2.3 讨论
• 2.4 结论
• 第三章 水稻糊化温度特性的分子遗传及生化研究
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 植物材料及群体构建
• 3.1.2 GT性状的遗传分析
• 3.1.3 DNA提取
• 3.1.4 SSR分析
• 3.1.5 Wx基因的SSR及PCR-AccI分析
• 3.1.6 遗传距离和连锁图谱的绘制
• 3.1.7 枝链淀粉结构分析
• 3.1.8 GBSSI和SSIIa蛋白分析
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 GT性状遗传
• 3.2.2 分子定位
• 3.2.3 淀粉特性及颗粒结合蛋白
• 3.3 讨论
• 3.4 结论
• 第四章 水稻SSIia基因相邻微卫星标记分析
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 碱消值分析
• 4.1.3 SSR分析
• 4.1.4 数据分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 碱消值
• 4.2.2 微卫星多态性
• 4.2.3 不同类型材料的SSR分析
• 4.2.4 用SSR区别不同GT品种的能力
• 4.3 讨论
• 4.4 结论
• 第五章 SSIIA基因及其蛋白结构分析和SNP标记的应用
• 5.1 材料方法
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 方法
• 5.1.3 序列分析
• 5.1.4 蛋白质的结构预测
• 5.1.5 SNP标记分析
• 5.1.6 相关性分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 SSIIa基因序列
• 5.2.2 SSIIa基因序列比对
• 5.2.2 SSIIa蛋白氨基酸序列分析
• 5.2.3 SSIIa蛋白结构分析
• 5.2.4 SSIIa和Wx基因型与糊化温度特性
• 2群体中的分离'>5.2.5 SSIIa SNP标记在黄玉B/II32B F₂群体中的分离
• 5.2.6 SNP标记与ASV相关性分析
• 5.3 讨论
• 5.4 结论
• 参考文献
• 附录