籼稻型淀粉合成酶基因对粳稻稻米蒸煮食味品质的影响
稻米中淀粉是主要的储藏物质，其约占了种子总质量的80%-90%，另外它的生物合成过程还直接到影响到水稻的产量。淀粉的生物合成是需要一系列酶共同完成的，这些酶类包括了ADPG焦磷酸化酶、颗粒结合型淀粉合成酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶、淀粉去分支酶。参与了这些酶类编码的与淀粉合成有关基因有20多个，如Wx、SSI、SSIIa、SSIIIa、SBE1、ISA、PUL等被认为对稻米蒸煮食味品质起关键作用。淀粉合成相关基因在不同水稻品种中存在自然变异，特别是籼稻和粳稻亚种间，由此造成了稻米食味品质的差异。本研究利用了杂交回交的手段将Kasalath（籼稻品种）的淀粉合成酶基因导入到南粳9108（粳稻品种）中，以获得BC2F4材料，通过对不同等位基因型的鉴定，明确携带Kasalath型等位基因型的导入系材料。导入系材料种子收获后进行前处理，测定直链淀粉含量、胶稠度、淀粉黏滞性谱RVA等淀粉品质生化指标，以受体亲本南粳9108为对照，分析各基因导入系材料中品质指标变异，从而明确各种淀粉合成酶基因在稻米蒸煮食味品质中所起的作用。关键词水稻，淀粉合成酶基因，蒸煮食味品质
目 录
1 引言 2
1.1 淀粉合成的关键酶及基因 2
1.2 稻米蒸煮食味品质的决定因素 3
1.3水稻淀粉合成相关基因对蒸煮食味品质的效应 4
1.4本课题的目的和意义 5
2 材料与方法 5
2.1 试验材料 5
2.2 试验设计 5
2.3 数据分析 8
3 结果与分析 8
3.1 筛选含供体亲本基因型的材料 8
3.2明确各基因的效应 9
3.3蒸煮食味品质性状的分布情况 11
结 论 13
致 谢 14
参 考 文 献 15
1 引言
水稻是世界三大粮食作物之一，并且是中国的第一大粮食作物。稻米食味品质随着社会的进步和人们消费观念的改变变得尤为重要。稻米在蒸煮和食用过程中所表现出的理化及感官的特性被称为蒸煮食味品质[1]，测定淀粉的各个理化参数可以综合评价稻米的蒸煮食味品质，淀粉品质生化指标的理化参数包括直链淀粉含量、胶 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
稠度和淀粉黏滞性谱RVA等。稻米最主要的储藏物质是淀粉，其约占了稻米总质量80%90%，另外水稻的产量也受到淀粉生物合成过程的影响。淀粉的生物合成是需要一系列酶共同完成的。有20多个淀粉合成相关基因参与这些酶类的编码。淀粉合成相关基因在不同水稻品种中存在自然变异，特别是籼稻和粳稻亚种间，由此造成了稻米食味品质的差异。
1.1 淀粉合成的关键酶及基因
淀粉的生物合成是由一系列酶参与共同完成的，参与编码这些酶类的淀粉合成相关基因有20多个，如Wx、SSI、SSIIa、SSIIIa、SBE1、ISA、PUL等被认为对稻米蒸煮食味品质起关键作用。
1.1.1 ADPG焦磷酸化酶（AGPase）
AGPase对于催化葡萄糖1磷酸与ATP构成 ADP葡萄糖和焦磷酸起到最主要的作用, 淀粉合成的底物和淀粉生物合成的最开始葡萄糖基供体都是ADP葡萄糖[2]，最ADP葡萄糖也可合成直链淀粉和支链淀粉。AGPP 是一个变构调节酶，在水稻在其编码由2个小亚基和2个大亚基组成[3]，可由3磷酸甘油激活，也可由无机磷酸进行控制[4]。有研究学者发现,在水稻的胚乳中,该酶的活性越高，淀粉积累量就会越高。ADPG焦磷酸化酶是淀粉合成的限速酶， 该酶将淀粉从细胞质运输到造粉体中, 但其不参与淀粉的构造[5]。
1.1.2淀粉合成酶(ss）
淀粉合成酶是负责葡萄糖转移的一种酶。根据其在淀粉体中存在状态，可将其分为颗粒结合淀粉合酶(GBss)和可溶性淀粉合成酶(sss)。
1.1.2.1颗粒结合型淀粉合酶(GBss)
颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）的编码是由蜡质基因Wx进行的[6]，与直链淀粉的合成有关，紧密连接在淀粉粒上。Wx基因位点上至少存在3 种复等位基因，分别是Wxa（普通籼稻）、Wxb(普通粳稻)、wx(普通糯稻)[7]。籼稻中直链淀粉的含量普遍偏高；粳稻中直链淀粉的含量偏低，而在糯稻中很少或没有直链淀粉[8]。GBSS在不同的植物组织中有一种或两种GBSS同工酶。
1.1.2.2可溶性淀粉合成酶（SSS）
可溶性淀粉合成酶（SSS）是指所有除颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）以外的淀粉合成酶,其根据同工酶氨基酸序列，分为4种：SSSI、SSSII、SSSIII和SSSIV[2]。至今为止在水稻中有8种不同的同功型被发现，分别是：SSI，SSIIa，SSIIb，SSIIc，SSIIIa，SSIIIB，Siva，SSIVb[9]。可溶性淀粉合成酶在水稻种子发育中分三个时期：前期，后期和稳定表达期[10]。SSS 利用1，4糖苷键把 ADPG中的葡萄糖添加到侧链的非还原端， 延长了分支链。
1.1.3淀粉分支酶（SBE）
淀粉分支酶（SBE）作用于形成淀粉支链的过程中，有SBEl、SBE3和SBE43种SBE同工型在水稻中，SBEl基因是由内含子构成13个和外显子14个共同组成，SBEl合成支链，且SBE3或者SBE4不能被补救SBEl的功能缺失[11]。淀粉分支酶是一种糖基转移酶，可以切开以a1，4糖营键连接的葡聚糖，再把切下的短链利用a1，6一糖普键连接到受体链上[12]。
1.1.4淀粉去分支酶（DBEs）
DBE的作用与SBE的作用完全不同，其是水解α1，6糖苷键的酶，依据其作用底物的不同，可分为支链淀粉酶(PUL)和异淀粉酶(ISA)。支链淀粉酶(PUL)作用于普鲁兰多糖和支链淀粉，而不是植物糖原，可催化水解支链淀粉的α1，6分支。而异淀粉酶(ISA)至少有三种ISA 基因型存在于植物中，主要分布在植物糖原和支链淀粉中，异淀粉酶(ISA)不能水解支链淀粉的α1，6分支，但能催化水解糖原的α1，6分支。
1.2 稻米蒸煮食味品质的决定因素
稻米蒸煮食味品质是指稻米在蒸煮食用过程中表现的各种理化及感官特性，主要表现在两个方面：食味和蒸煮[13]。蒸煮食味品质可以衡量水稻品质，淀粉理化性质有直连淀粉含量、胶稠度、稻米淀粉粘滞性等[14]。
目 录
1 引言 2
1.1 淀粉合成的关键酶及基因 2
1.2 稻米蒸煮食味品质的决定因素 3
1.3水稻淀粉合成相关基因对蒸煮食味品质的效应 4
1.4本课题的目的和意义 5
2 材料与方法 5
2.1 试验材料 5
2.2 试验设计 5
2.3 数据分析 8
3 结果与分析 8
3.1 筛选含供体亲本基因型的材料 8
3.2明确各基因的效应 9
3.3蒸煮食味品质性状的分布情况 11
结 论 13
致 谢 14
参 考 文 献 15
1 引言
水稻是世界三大粮食作物之一，并且是中国的第一大粮食作物。稻米食味品质随着社会的进步和人们消费观念的改变变得尤为重要。稻米在蒸煮和食用过程中所表现出的理化及感官的特性被称为蒸煮食味品质[1]，测定淀粉的各个理化参数可以综合评价稻米的蒸煮食味品质，淀粉品质生化指标的理化参数包括直链淀粉含量、胶 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
稠度和淀粉黏滞性谱RVA等。稻米最主要的储藏物质是淀粉，其约占了稻米总质量80%90%，另外水稻的产量也受到淀粉生物合成过程的影响。淀粉的生物合成是需要一系列酶共同完成的。有20多个淀粉合成相关基因参与这些酶类的编码。淀粉合成相关基因在不同水稻品种中存在自然变异，特别是籼稻和粳稻亚种间，由此造成了稻米食味品质的差异。
1.1 淀粉合成的关键酶及基因
淀粉的生物合成是由一系列酶参与共同完成的，参与编码这些酶类的淀粉合成相关基因有20多个，如Wx、SSI、SSIIa、SSIIIa、SBE1、ISA、PUL等被认为对稻米蒸煮食味品质起关键作用。
1.1.1 ADPG焦磷酸化酶（AGPase）
AGPase对于催化葡萄糖1磷酸与ATP构成 ADP葡萄糖和焦磷酸起到最主要的作用, 淀粉合成的底物和淀粉生物合成的最开始葡萄糖基供体都是ADP葡萄糖[2]，最ADP葡萄糖也可合成直链淀粉和支链淀粉。AGPP 是一个变构调节酶，在水稻在其编码由2个小亚基和2个大亚基组成[3]，可由3磷酸甘油激活，也可由无机磷酸进行控制[4]。有研究学者发现,在水稻的胚乳中,该酶的活性越高，淀粉积累量就会越高。ADPG焦磷酸化酶是淀粉合成的限速酶， 该酶将淀粉从细胞质运输到造粉体中, 但其不参与淀粉的构造[5]。
1.1.2淀粉合成酶(ss）
淀粉合成酶是负责葡萄糖转移的一种酶。根据其在淀粉体中存在状态，可将其分为颗粒结合淀粉合酶(GBss)和可溶性淀粉合成酶(sss)。
1.1.2.1颗粒结合型淀粉合酶(GBss)
颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）的编码是由蜡质基因Wx进行的[6]，与直链淀粉的合成有关，紧密连接在淀粉粒上。Wx基因位点上至少存在3 种复等位基因，分别是Wxa（普通籼稻）、Wxb(普通粳稻)、wx(普通糯稻)[7]。籼稻中直链淀粉的含量普遍偏高；粳稻中直链淀粉的含量偏低，而在糯稻中很少或没有直链淀粉[8]。GBSS在不同的植物组织中有一种或两种GBSS同工酶。
1.1.2.2可溶性淀粉合成酶（SSS）
可溶性淀粉合成酶（SSS）是指所有除颗粒结合淀粉合成酶（GBSS）以外的淀粉合成酶,其根据同工酶氨基酸序列，分为4种：SSSI、SSSII、SSSIII和SSSIV[2]。至今为止在水稻中有8种不同的同功型被发现，分别是：SSI，SSIIa，SSIIb，SSIIc，SSIIIa，SSIIIB，Siva，SSIVb[9]。可溶性淀粉合成酶在水稻种子发育中分三个时期：前期，后期和稳定表达期[10]。SSS 利用1，4糖苷键把 ADPG中的葡萄糖添加到侧链的非还原端， 延长了分支链。
1.1.3淀粉分支酶（SBE）
淀粉分支酶（SBE）作用于形成淀粉支链的过程中，有SBEl、SBE3和SBE43种SBE同工型在水稻中，SBEl基因是由内含子构成13个和外显子14个共同组成，SBEl合成支链，且SBE3或者SBE4不能被补救SBEl的功能缺失[11]。淀粉分支酶是一种糖基转移酶，可以切开以a1，4糖营键连接的葡聚糖，再把切下的短链利用a1，6一糖普键连接到受体链上[12]。
1.1.4淀粉去分支酶（DBEs）
DBE的作用与SBE的作用完全不同，其是水解α1，6糖苷键的酶，依据其作用底物的不同，可分为支链淀粉酶(PUL)和异淀粉酶(ISA)。支链淀粉酶(PUL)作用于普鲁兰多糖和支链淀粉，而不是植物糖原，可催化水解支链淀粉的α1，6分支。而异淀粉酶(ISA)至少有三种ISA 基因型存在于植物中，主要分布在植物糖原和支链淀粉中，异淀粉酶(ISA)不能水解支链淀粉的α1，6分支，但能催化水解糖原的α1，6分支。
1.2 稻米蒸煮食味品质的决定因素
稻米蒸煮食味品质是指稻米在蒸煮食用过程中表现的各种理化及感官特性，主要表现在两个方面：食味和蒸煮[13]。蒸煮食味品质可以衡量水稻品质，淀粉理化性质有直连淀粉含量、胶稠度、稻米淀粉粘滞性等[14]。
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