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抑制淀粉分支酶基因表达对水稻颖果发育的影响

作　者: 李海玲
导　师: 韦存虚
学　校: 扬州大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 水稻淀粉分支酶颖果发育胚乳发育高直链淀粉水稻
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

直链淀粉含量的高低是决定稻米品质及其用途的重要因素,调控淀粉分支酶基因的表达,可以改变稻米直链淀粉含量。本研究以不同直链淀粉含量的水稻品种特青、武香9915和广陵香糯及其来源的抑制淀粉分支酶基因表达的转基因水稻为材料,研究抑制淀粉分支酶基因表达对水稻籽粒外观品质、胚乳细胞数目、胚乳发育、淀粉粒的形态和积累等的影响,为转基因改良稻米品质的育种工作提供参考。主要研究结果如下：抑制淀粉分支酶基因表达对水稻籽粒外观品质的影响淀粉分支酶基因表达被抑制后,部分转基因水稻外观品质发生改变,表现在籽宽、粒厚、粒重、体积和容重降低,而含水率升高。抑制淀粉分支酶1/3基因表达对籽粒外观品质的影响最大,其次是淀粉分支酶3基因,而抑制淀粉分支酶1基因表达对籽粒外观品质的影响较小。抑制淀粉分支酶基因表达对高直链水稻特青外观品质影响较大,其次是中直链水稻武香9915,而对糯稻广陵香糯的影响较小。抑制淀粉分支酶基因表达对水稻胚乳发育的影响淀粉分支酶基因表达被抑制后,部分转基因水稻胚乳细胞数目降低,抑制淀粉分支酶1/3基因表达对胚乳细胞数目影响最大,其次是淀粉分支酶3基因,而抑制淀粉分支酶1基因表达对胚乳细胞数目的影响较小。抑制淀粉分支酶基因表达对高直链水稻特青和糯稻广陵香糯胚乳细胞数目影响最大,而对中直链水稻武香9915胚乳细胞数目影响较小。淀粉分支酶基因表达被抑制后,与亲本相比,部分转基因水稻胚乳细胞不充实,胚乳细胞内淀粉粒数目降低,有些淀粉粒形态发生改变。抑制淀粉分支酶1/3基因表达的高直链水稻TRS颖果发育动态对特青及其来源的抑制淀粉分支酶1/3基因表达的高直链水稻TRS的发育颖果测量表明,胚乳发育早期(花后10d之前),特青和TRS粒形、粒重、体积、容重和含水率差异不大,花后10d之后,TRS粒厚、粒重、体积和容重开始降低,含水率升高。花后18d颖果中部横断面两侧胚乳细胞层数、侧部近糊粉层的胚乳细胞面积和厚度测定结果表明,与亲本特青相比,TRS胚乳细胞层数和亚糊粉层细胞厚度明显降低,而细胞面积差异不大。抑制淀粉分支酶1/3基因表达的高直链水稻TRS胚乳异形淀粉粒的积累和分布高直链水稻TRS胚乳有椭球状、中空状、细长状和多角形等形态淀粉粒。半薄切片观察表明,椭球状和多角形淀粉粒主要分布在胚乳中央,而细长状和中空状淀粉粒主要分布在胚乳周围的亚糊粉层细胞。统计分析表明,细长状淀粉粒在花后4d开始少量出现,花后8d开始迅速积累,主要分布在籽粒的腹部和侧部的亚糊粉层细胞中,而籽粒背部的亚糊粉层细胞含量较少。中空状淀粉粒在花后8d才开始出现,伴随胚乳发育迅速积累,主要分布在籽粒侧部的亚糊粉层细胞中,其次是籽粒腹部的亚糊粉层细胞,而背部亚糊粉层细胞含量较少。

全文目录

中文摘要  2-4
Abstract  4-10
第一章：文献综述  10-23
  1 水稻颖果的发育  10-14
    1.1 水稻颖果的形态  10-11
    1.2 水稻颖果的发育  11
    1.3 水稻颖果胚乳的发育  11-12
    1.4 颖果中贮藏物质的种类及其积累  12-14
      1.4.1 颖果中的贮藏物质  12-13
      1.4.2 颖果中贮藏物质的积累  13-14
  2 水稻淀粉合成关键酶及其调控  14-17
    2.1 淀粉合成关键酶  14-15
    2.2 支链淀粉合成相关酶的调控  15-17
      2.2.1 SBE及其调控  16
      2.2.2 DBE及其调控  16
      2.2.3 SSS及其调控  16-17
    2.3 稻米直链淀粉合成的调控  17
  3 转基因调控淀粉品质对水稻籽粒、颖果发育和淀粉结构特性的影响  17-19
    3.1 转基因调控淀粉品质对稻米外观品质的影响  17-18
    3.2 转基因水稻颖果发育研究现状  18
    3.3 抑制SBE基因表达对水稻淀粉粒结构特性的影响  18-19
      3.3.1 抑制SBE基因表达对水稻淀粉粒形态结构的影响  18-19
      3.3.2 抑制SBE基因表达对水稻淀粉粒晶体特性的影响  19
  4 本研究的试验材料来源、研究内容和意义  19
  5 主要参考文献  19-23
第二章：抑制淀粉分支酶基因表达对水稻颖果发育的影响  23-44
  1 引言  23-24
  2 试验材料和研究方法  24-26
    2.1 试验材料  24
    2.2 水稻标花  24
    2.3 成熟籽粒外形观察  24
    2.4 成熟籽粒粒形测定  24-25
    2.5 成熟籽粒粒重、体积、容重和含水率测定  25
    2.6 胚乳细胞数目测量  25
    2.7 发育胚乳观察  25-26
      2.7.1 树脂包埋块的制备  25
      2.7.2 半薄切片染色  25-26
      2.7.3 切片观察拍照  26
    2.8 数据统计分析  26
  3 结果与分析  26-39
    3.1 抑制淀粉分支酶基因表达对水稻籽粒外观品质的影响  26-32
      3.1.1 成熟籽粒形态比较  26
      3.1.2 成熟籽粒的粒形比较  26-28
      3.1.3 成熟籽粒粒重比较  28-30
      3.1.4 成熟籽粒体积比较  30
      3.1.5 成熟籽粒容重比较  30-31
      3.1.6 成熟籽粒含水率比较  31-32
    3.2 抑制淀粉分支酶基因表达对水稻籽粒胚乳细胞数目的影响  32-33
    3.3 抑制淀粉分支酶基因表达对水稻胚乳发育的影响  33-39
      3.3.1 特青及其来源的转基因水稻胚乳发育比较  33-36
      3.3.2 武香9915及其来源的转基因水稻胚乳发育比较  36-37
      3.3.3 广陵香糯及其来源的转基因水稻胚乳发育比较  37-39
  4 讨论  39-42
    4.1 调控淀粉合成相关基因的表达对水稻成熟籽粒外观品质的影响  39-40
    4.2 调控淀粉合成相关基因的表达对水稻颖果发育的影响  40-41
    4.3 抑制淀粉分支酶基因的表达对作物籽粒发育的影响  41-42
  5 结论  42
  6 主要参考文献  42-44
第三章：抑制SBE1/3基因表达的高直链水稻颖果发育  44-62
  1 引言  44-45
  2 试验材料和研究方法  45-47
    2.1 试验材料和水稻标花  45
    2.2 发育颖果外形  45
    2.3 发育颖果粒形、粒重、体积、容重和含水率测定  45
    2.4 发育颖果胚乳细胞数目计数  45
    2.5 发育颖果胚乳细胞淀粉充实动态测定  45
    2.6 水稻胚乳细胞面积和宽度测定  45
    2.7 水稻胚乳细胞层数  45-46
    2.8 抑制SBE1/3基因表达的高直链水稻TRS异形淀粉粒的积累动态测定  46-47
      2.8.1 半薄切片的制备与染色  46
      2.8.2 异形淀粉粒在胚乳中的分布和积累动态测定  46-47
    2.9 统计分析  47
  3 结果与分析  47-58
    3.1 抑制SBE1/3基因表达的高直链水稻TRS发育颖果的动态  47-51
      3.1.1 TRS水稻发育颖果外形比较  47
      3.1.2 TRS水稻发育颖果粒形动态比较  47
      3.1.3 TRS水稻发育颖果粒重动态分析  47-49
      3.1.4 TRS水稻发育颖果体积动态分析  49-50
      3.1.5 TRS水稻发育颖果容重动态分析  50
      3.1.6 TRS水稻发育颖果含水率动态分析  50-51
    3.2 TRS水稻发育颖果胚乳细胞数目动态分析  51-52
    3.3 TRS水稻发育颖果胚乳细胞大小和充实动态分析  52-56
      3.3.1 TRS水稻胚乳细胞层数分析  52
      3.3.2 细胞宽度比较  52-53
      3.3.3 细胞面积大小比较  53-54
      3.3.4 TRS水稻发育颖果胚乳细胞淀粉充实动态分析  54-56
    3.4 TRS水稻胚乳异形淀粉粒的积累和分布  56-58
      3.4.1 TRS水稻胚乳富含异形淀粉粒  56
      3.4.2 异形淀粉粒在TRS中的积累  56-58
      3.4.3 异形淀粉粒在TRS中的分布特点  58
  4 讨论  58-59
    4.1 抑制SBE基因的表达对作物胚乳淀粉粒结构的影响  58
    4.2 抑制SBE基因的表达对作物胚乳淀粉粒形态和分布的影响  58-59
  5 结论  59
  6 主要参考文献  59-62
致谢  62-63

抑制淀粉分支酶基因表达对水稻颖果发育的影响

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