论文部分内容阅读
淀粉作为水稻胚乳的主要组成成分,其含量和结构直接影响着水稻种子的品质。为了系统地研究水稻淀粉品质的调控,我们分别利用遗传学和反向遗传学的方法来鉴定参与水稻淀粉合成调控的重要基因。
本实验室自2003年开始创建水稻T-DNA插入突变群体,目前已获得63000个独立转化株系和10836条有效的旁邻序列,并通过抗性筛选的方法,得到了约18000个可能的插入纯合株系。采用近红外光谱技术,我们对其中11000个纯系的种子进行了淀粉含量的测定,最终获得了224个总淀粉含量和138个直链淀粉含量发生改变的突变体,这些突变体为我们进一步研究淀粉代谢调控提供了基础。同时,18000份的纯合插入群体,也为更多的水稻功能基因组学研究提供了有利的资源。
从反向遗传学的角度出发,我们利用公共数据库中的水稻芯片表达数据,以27个淀粉合成基因为指导基因,进行了基因共表达分析。结果表明淀粉合成基因可分为两类:Ⅰ类负责胚乳中淀粉的合成；Ⅱ类负责非储藏组织中临时型淀粉的合成。继而获得了307和621个分别与两类淀粉合成基因共表达的基因,这些基因涉及到多种不同的生物学过程,提示淀粉合成的调控与多种因素相关。
分析得到的共表达基因,发现一个AP2/EREBP家族的转录因子,我们将其命名为RSR1(Rice Starch Regulator1),其表达与I类淀粉合成基因的表达负相关。对其进行生理功能的研究表明,该基因的缺失突变体中,所有Ⅰ类淀粉合成基因的表达均被上调,种子中直链淀粉含量升高,支链淀粉结构改变,从而改变了淀粉粒的形态最终使淀粉的糊化温度降低,同时,突变体种子变大,产量增加。而在.RSR1过表达转基因植株中,支链淀粉的结构和淀粉的糊化特性均发生了相反趋势的改变,说明RSR1基因确实调控了水稻种子中的淀粉合成。对其他与淀粉合成基因共表达的基因的功能研究也已经陆续开展,这将不断加深对淀粉合成调控的认识,为了解淀粉合成的调控网络提供更多的线索。