水稻低植酸突变体籽粒的品质与发育特性及相关分子遗传学研究

论文题目: 水稻低植酸突变体籽粒的品质与发育特性及相关分子遗传学研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物物理

作者: 任学良

导师: 舒庆尧

关键词: 水稻,低植酸,植酸磷,无机磷,金属营养,蛋白,氮基酸,淀粉,灌浆,基因,基因,荧光定量表达

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 植酸,即肌醇-六磷酸,通常占到禾谷类作物种子全磷量的65%以上。在生理pH条件下,植酸可以和金属营养元素,如Fe、Zn等,形成不能被人和非反刍动物吸收利用的盐,从而降低金属营养元素的生物有效性,这是以禾谷类作物为主食的人群微量金属营养缺乏的最主要原因。此外,植酸还会影响蛋白、淀粉和脂肪等的吸收利用。由于植酸磷生物有效性下降,引起动物饲养成本提高和水体富营养化等问题也越来越受到重视。近年来,低植酸含量突变作物的培育开辟了解决植酸相关的营养和环保问题的新途径。本试验对三份互为非等位的低植酸突变系及其亲本[即籼稻协青早B(XQZ)及其突变系HIPi1,粳稻秀水110(XS110)及其突变系HIPj1和HIPj2]的谷壳、米麸、精米及糙米和整粒种子中的植酸磷等六种不同类型磷素和Fe、Zn等六种不同金属营养元素的含量及环境条件的影响进行了分析;本试验还研究了突变系精米部份的蛋白和淀粉特性,突变系籽粒的灌浆特征及籽粒发育过程中无机磷和植酸磷的累积动态,从而较全面的研究了低植酸突变引发的直接或间接效应。同时对肌醇-3-磷酸合成酶(MIPS)基因和一个与HIPi1突变相连锁的基因—RM48-PA(t)进行了分析。主要结果如下: 1.和亲本相比,三份突变体种子各部份(谷壳、米麸和精米)及糙米和整个种子中的总磷(TP)含量基本不变,肌醇磷酸磷(InsP)和植酸磷(PAP)含量显著下降,无机磷(IP)含量显著上升;HIPi1和HIPj1的低价肌醇磷酸磷(LInsP)含量除米麸中下降外,其余部份及糙米和整个种子中都上升,HIPj2则都与亲本相类似;HIPi1和HIPj1种子各部份及糙米和整个种子的细胞磷(CP)含量都下降,而HIPj2的CP含量都上升。综合来看,HIPi 1和HIPj2属lpal型低植酸突变,而HIPj1属lpa2型突变。与亲本相比,三份突变体的TP在种子中的分布基本不变;Ins、PAP、IP和CP在米麸中所占比例增加,而精米中减少;LInsP在种子中的分布变化则不甚规律。环境条件对突变体及亲本谷壳和米麸中各类磷,糙米和种子中的IP和CP含量都有较大影响。 2.无论以种子还是以糙米为基础,两个粳稻突变体HIPj1和HIPj2的宏量金属元素含量(K,Ca,Mg)没有发生显著变化,而籼稻突变体HIPi1中几乎都显著提高。微量金属元素表现比较复杂,以种子为基础,Fe和Cu在所有突变体中都不同程度低于相

论文目录:

表格一览表

图一览表

摘要

ABSTRACT

第一章文献综述

1.1 植酸的生理功能及生物合成

1.1.1 植酸研究简史

1.1.2 植酸在主要作物中的含量，贮存形式及沉积部位

1.1.3 植酸的生理功能

1.1.4 植酸的生物合成及分子生物学研究

1.1.4.1 植酸的生物合成

1.1.4.2 植酸合成和／或降解的分子生物学研究

1.2 植酸的抗营养作用及与植酸有关的能源与环保问题

1.2.1 植酸影响磷的消化与吸收及与此有关的能源和环保问题

1.2.2 植酸影响金属营养素的利用

1.2.3 植酸影响蛋白吸收及消化酶的活性

1.2.4 植酸影响淀粉及脂肪的利用

1.2.5 植酸的有益营养作用

1.3 降低植酸抗营养作用的途径

1.3.1 物理方法

1.3.2 化学方法

1.3.3 生物强化

1.4 作物低植酸突变体的培育与研究

1.4.1 低植酸突变体的培育

1.4.2 突变体的植酸含量

1.4.3 突变体的农艺性状和种子品质特性表现

1.4.4 低植酸性状的遗传研究

1.4.5 低植酸突变的分子标记

1.4.6 低植酸突变的分子遗传学研究

1.4.7 低植酸突变体的营养特性

1.5 MIPS基因与LPA1型低植酸突变

1.5.1 MIPS基因

1.5.2 低植酸突变体的MIPS基因研究

1.6 本文研究的目的意义及主要内容

第二章低植酸突变体各种磷素营养的含量和分布

2.1 材料和方法

2.1.1 实验材料、种植地点和季节

2.1.2 样品处理

2.1.3 分析方法

2.1.3.1 磷标准液的制备和工作曲线的绘制

2.1.3.2 总磷(TP)

2.1.3.3 肌醇磷酸磷(InsP)

2.1.3.4 无机磷(IP)

2.1.3.5 植酸磷(PAP)

2.1.3.6 低价肌醇磷酸磷(LInsP)

2.1.3.7 细胞磷(CP)

2.2 结果与分析

2.2.1 各种磷素含量的变化

2.2.2 各种磷素在种子中分布的变化

2.2.3 环境条件对各种磷含量的影响

2.2.4 InsP,PAP,LInsP，IP和CP占TP比率的变化

2.2.5 PAP和LInsP占InsP比率的变化

2.3 讨论

第三章低植酸突变体籽粒金属元素含量的变化

3.1 材料和方法

3.1.1 实验材料，种植地点和样品处理方法

3.1.2 金属元素分析方法

3.1.2.1 样品处理方法

3.1.2.2 样品检测方法

3.1.3 统计分析方法

3.2 结果与分析

3.2.1 宏量金属元素含量的变化

3.2.2 微量金属元素含量的变化

3.2.3 金属元素在种子中分布的变化

3.2.4 环境条件对金属元素含量的影响

3.2.5 植酸盐／Zn(PA／Zn)和植酸盐／Fe(PA／Fe)摩尔比率的变化

3.3 讨论

第四章低植酸突变体的蛋白和淀粉特性

4.1 材料和方法

4.1.1 实验材料，种植地点和样品处理方法

4.1.2 分析方法

4.1.2.1 氨基酸组份及含量

4.1.2.2 蛋白质含量

4.1.2.3 总淀粉(TS)含量

4.1.2.4 抗性淀粉(RS)含量

4.1.2.5 可消解淀粉(DS)含量

4.1.2.6 游离糖含量

4.1.2.7 表观直链淀粉(AAC)含量

4.1.2.8 RVA谱特征参数

4.1.2.9 淀粉热力学特征测定

4.1.2.10 淀粉晶型和结晶度测定

4.1.3 统计分析方法

4.2 实验结果

4.2.1 突变体中的氨基酸和蛋白质含量

4.2.2 突变体总淀粉(TS)，可消解淀粉(GS)，抗性淀粉(RS)，游离糖(FG)及表观直链淀粉含量(AAC)

4.2.3 突变体的粘度和糊化特性

4.2.4 突变体的淀粉晶体特性

4.3 讨论

第五章低植酸突变体籽粒发育特征

5.1 实验材料和方法

5.1.1 实验材料

5.1.2 取样方法

5.1.3 灌浆特性分析

5.1.4 无机磷含量测定

5.1.5 植酸磷检测方法

5.2 结果与分析

5.2.1 籽粒灌浆特性比较

5.2.2 突变体及亲本无机磷和植酸磷的发育累积动态

5.3 讨论

第六章低植酸突变分子遗传学基础分析

6.1 实验材料和方法

6.1.1 实验材料和取样方法

6.1.2 DNA提取方法

6.1.3 RNA提取方法

6.1.4 MIPS基因组序列的克隆测序

6.1.4.1 引物设计

6.1.4.2 反应体系

6.1.4.3 反应程序

6.1.4.4 克隆测序

6.1.4.5 序列分析及拼接

6.1.5 RM48扩增产物测序

6.1.6 一步法反转录PCR(RT-PCR)

6.1.7 荧光定量PCR

6.1.8 荧光定量PCR标准曲线绘制

6.2 结果与分析

6.2.1 突变体与亲本MIPS基因组序列的测序与比对

6.2.2 MIPS基因不同发育时期的荧光定量分析

6.2.3 HIPi1突变位点与RM48可能共连锁的发现

6.2.4 RM48-PA(t)基因

6.2.5 XQZ和HIPi1RM48扩增产物的测序及比对

6.2.6 突变体及亲本不同发育时期RM48-PA(t)基因的表达状况

6.3 讨论

参考文献

附录作者简介

发布时间: 2005-07-22

参考文献

[1].LATERAL FLORET 1调控水稻“三花小穗”发育的分子机制研究[D]. 张婷.西南大学2018
[2].水稻分蘖调控基因OsIAA16的功能研究和d14突变体遗传修饰因子的创制[D]. 王闵霞.中国农业科学院2016
[3].水稻植株形态突变体（pad）的基因克隆与功能研究[D]. 刘振伟.武汉大学2014
[4].水稻硼缺陷突变体的基因克隆及其功能分析[D]. 刘凯.南京农业大学2014
[5].两个水稻叶色控制基因的鉴定和功能分析[D]. 苏岩.沈阳农业大学2018
[6].水稻早衰突变体es2和g1029的鉴定以及es2基因的初定位[D]. SITTIPUN SINUMPORN.中国农业科学院2017
[7].水稻温敏失绿突变体冷激应答的细胞与分子机理研究[D]. 邵继荣.四川农业大学2004
[8].高梁突变体har1的蓝光超敏感反应及光受体研究[D]. 谢修志.华南师范大学2004
[9].小麦春化相关基因元件克隆分析与小麦矮化突变体的研究[D]. 徐文忠.中国科学院研究生院（植物研究所）2003
[10].非孟德尔遗传在EGSR水稻上的表现及叶绿素缺乏突变体W1色素缺乏机理的探讨[D]. 徐培洲.四川农业大学2006

水稻低植酸突变体籽粒的品质与发育特性及相关分子遗传学研究

猜你喜欢