豌豆铁蛋白转基因水稻纯系的稻米矿质元素及淀粉特性研究

选取已连续7代自交纯化,并结合GUS标记辅助选择,所获得的26份独立豌豆铁蛋白（pea fer-ritin,Fer）转基因水稻纯系,以秀水11为CK,就豌豆铁蛋白基因（fer）导入水稻后,可能产生对稻米Fe含量、其它矿质元素、蒸煮食用品质、淀粉黏滞特性等影响进行研究。结果表明,26份转基因纯系的精米平均总铁含量为10.37μg/g,变幅5.98-31.28μg/g,但仅有4份（即Fer34、Fer 36、Fer 39、Fer 65）显著高于CK（6.46μg/g）,其余22份与CK无显著差异 ；转基因纯系间在其它8种矿质元素含量方面的变异程度以Cu最大,Zn、Ca次之,S、K、Mn、P、Mg等较小,但仅Mn、Cu变化与Fe含量变异分别有显著负、正相关；转基因纯系间在胶稠度、糊化温度、直链淀粉含量等3个重要蒸煮食用品质性状上,也发生了部分变异,分别有7、4和1份纯系与CK显著不同；但在淀粉黏滞性方面,转基因纯系与CK间差异很小,从而推测豌豆铁蛋白基因导入对稻米淀粉结构及其特性影响不大。并就有关豌豆转基因纯系稻米品质变异可能产生原因和外源基因作用等问题进行了讨论。

外源铁蛋白基因(Pea-Fer)对稻米品质性状的影响

利用外源豌豆铁蛋白基因(Pea-Fer)的转化系Fer34及其受体亲本粳稻(Oryza sativa ssp.japan-ica)品种秀水11(XS11),经过连续回交和自交,并结合GUS标记基因辅助选择技术,获得了含有Pea-Fer基因的Fer34-XS11。该纯系与原受体亲本秀水11构成一对近等基因系。以该对近等基因系为材料,研究外源铁蛋白基因(Pea-Fer)对稻米主要品质性状的影响。结果发现,在稻米外观和蒸煮食用品质方面,转基因品系的外型、垩白、透明度、糊化温度、胶稠度和直链淀粉含量等性状与对照基本相同;在稻米主要营养品质方面,转基因品系除稻米籽粒中铁含量比对照有显著增加以外,其余检测的矿质元素、蛋白质、氨基酸含量等都无显著性差异;在稻米胚乳淀粉及其结构方面,转基因品系的淀粉黏滞性(RVA谱)、米饭质地及其电镜下淀粉粒结构和排列等,均与对照相仿。可见,外源豌豆铁蛋白基因(Pea-Fer)的转入,主要提高了转基因品系稻米籽粒中的铁含量,但并未影响稻米的主要品质性状。

两份转Fer基因富铁水稻特异种质应用价值的初步评价

在获得了105份转豌豆铁蛋白基因(Fer)水稻转化体的基础上,通过连续7代自交纯化,并结合GUS标记辅助选择,得到了82份独立转基因纯系。经稻米矿质元素检测,发掘到2份富铁转基因种质(Fer34和Fer65),其精米全铁含量为野生型亲本秀水11的4.82倍和3.46倍。进一步鉴定表明,所筛选到的2份富铁转基因种质的外源基因(Fer)遗传简单,增加精米粉铁含量明显,对植株重要农艺性状、其他矿质营养、精米外观和食用品质等均无明显的负作用,是较为难得的富铁转基因优良新种质。此外,还就该2份富铁种质的实用价值及其应用前景进行了讨论。