糜子种质资源淀粉含量与Waxy基因等位变异分析

本研究测定了100份糜子种质资源的直链淀粉和支链淀粉含量,采用分子标记对胚乳直链淀粉合成调控基因Waxy进行基因分型,并选取不同直链淀粉含量代表种质资源进行基因测序和差异位点分析。结果表明,100份糜子种质资源直链淀粉含量变化幅度为0~22.78%,平均6.07%,直链淀粉含量低于3.7%的糯性材料占36%,完全糯性材料占24%;支链淀粉含量变化幅度为4.55%~56.73%,平均15.30%。分子标记M5/R11扩增产物能有效区分S_(0)、S_(-15)和S_(0)S_(-15)基因型;标记int5Lf/R3和M12/R12的PCR产物利用内切酶ACC I和Eco N I剪切,可鉴别出L_(C)、L_(Y)、L_(F)基因型。100份糜子种质共发现9种基因型,其中S_(0)/L_(c)数量最多,占33%,S_(-15)/L_(F)占25%,杂合型S_(0)S_(-15)/L_(F)、S_(0)S_(-15)/L_(C)、S_(0)S_(-15)/L_(Y)L_(F)各占2%。通过Waxy基因序列比对,在地方品种甘谷黑蝉背、黑糜子、庆阳饿死牛,育成品种晋黍9号、赤糜2号等种质资源中发现了大量新的SNPs位点,可用于基因功能和糜子育种材料创制研究。本研究结果为糜子分子育种工作及品质改良提供了理论依据。

含不同Anti-Waxy基因拷贝数的稻米直链淀粉含量分析

将含单拷贝Anti-Waxy基因的纯合植株分别作为父本或母本进行正反交,获得两组含双拷贝Anti-Waxy基因的杂交后代,分析了未转基因对照、转基因亲本及两组杂交后代糙米直链淀粉含量以揭示不同Anti-Waxy基因拷贝数对降低稻米直链淀粉含量程度的影响.结果显示,2个单拷贝转基因水稻糙米直链淀粉平均含量分别为10.72%和11.13%,比对照分别降低17.98%和14.84%;两组正交和反交杂交后代糙米直链淀粉平均含量分别为8.96%和8.23%,其平均值为8.60%,比2个转基因杂交亲本糙米直链淀粉含量分别降低19.78%和22.73%,比对照降低了34.20%.结果表明,增加转基因水稻基因组中Anti-Waxy基因拷贝数在一定程度上能够进一步降低稻米直链淀粉含量,通过将独立转化获得同品种转基因植株之间杂交可以成为获得高表达转基因植物的途径.

水稻糯性突变体r162的鉴定与基因定位

直链淀粉是影响稻米食味品质和外观品质的重要因素,主要由Waxy(Wx)基因编码的颗粒结合淀粉合酶Ⅰ(granule-bound starch synthaseⅠ, GBSSⅠ)介导合成。本研究从宁粳2号的甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)诱变材料中筛选到了一个糯性突变体r162,与野生型相比,其籽粒外观呈不透明的云雾状,种子和糙米的粒长、粒宽以及千粒重显著下降。通过扫描电镜对淀粉形态进行观察,发现突变体的淀粉颗粒上存在孔洞。半薄切片碘染结果表明,突变体r162发育时期胚乳的造粉体排列结构与野生型相似,但碘染后颜色更浅。理化性质分析发现,突变体r162的总淀粉、总蛋白质和总脂肪含量与野生型相比无显著差异,但是表观直链淀粉含量极显著下降、胶稠度极显著增加,糊化特性发生明显改变,并且淀粉的崩解值、回生值、回复值以及米粉在尿素中的膨胀体积均小于野生型。通过基因定位和测序发现,突变基因Wx位于第6号染色体短臂上,Wx基因第7个内含子的第1个碱基(Int7-1)由鸟嘌呤(G)替换为腺嘌呤(A),造成Wx基因的编码区存在10个碱基的缺失,导致其编码的GBSSⅠ蛋白自第256位氨基酸起出现错误翻译,使蛋白质翻译提前终止,因此将该等位变异命名为Wx-r162。进一步通过蛋白质印迹法检测发现,突变体中的GBSSⅠ蛋白水平极显著下降。酶活性测定也证实,突变体r162中GBSSⅠ活性明显降低。综上所述,Wx-r162基因被视为一个新的等位变异,这种突变导致GBSSⅠ活性下降,进而造成突变体r162表观直链淀粉含量降低和籽粒表现出不透明的表型。

西南糯玉米地方品种waxy基因序列多态性分析

为了解我国西南地区糯玉米和硬粒玉米waxy基因核苷酸多态性,对23份中国西南玉米地方品种(16份糯玉米和7份硬粒玉米)、2份美洲糯玉米种质的waxy基因第9外显子至第14外显子之间核苷酸序列进行测定,将所得序列与GenBank中的16份同源序列(来自小颖大刍草、繁茂大刍草和美洲地方栽培品种)进行序列比对。结果表明,西南糯玉米、西南硬粒玉米和小颖大刍草分别具有14、19和40个多态性位点,西南糯玉米waxy位点核苷酸多态性为西南硬粒玉米的30%,是小颖大刍草的14%,Tajima’D检验仅在糯玉米群体D值显著,HKA检验表明waxy位点未受选择作用;序列比对发现12份西南糯玉米第10外显子同一位置缺失15个核苷酸,该位点恰为糖基转移酶结构域的起始位置。可见我国糯玉米通过较为独特的突变机制而形成,在进化过程中经历了驯化瓶颈,奠基者效应使西南糯玉米waxy位点核苷酸多态性大大降低,从近缘物种中引入等位变异是改良玉米淀粉质量和产量的关键。

玉米waxy基因密码子偏好性分析

运用CHIPS、CUSP和CodonW程序对玉米waxy基因的密码子进行了分析,将分析结果与大肠杆菌、酵母基因组的密码子偏好性进行比较。结果表明,waxy基因对一些密码子的使用存在明显的偏好性,特别偏好于使用以G或C结尾的密码子,且玉米waxy基因与大肠杆菌、酵母的密码子偏爱性有较大差异,分析结果对玉米waxy基因在这两类表达系统中的表达具有一定指导意义。

几种植物waxy基因的密码子用法特性分析

密码子简并性特征造成了不同物种或同一物种的不同基因在密码子使用上存在不同的偏爱性。本研究运用CodonW软件对水稻、玉米、高粱、小麦、大麦、拟南芥、豌豆的waxy基因的密码子用法进行了分析。结果表明:单子叶植物与双子叶植物waxy基因的密码子用法差异较大,前者偏向于使用以G或C碱基结尾的密码子,后者则偏向于使用以A或T碱基结尾的密码子。不同物种的waxy基因在密码子用法差异上表现为,进化上亲缘关系越近的物种其基因密码子用法越相似。因此,基于基因密码子用法的研究,可作为目前各种系统发育分析方法的重要补充,用于物种进化关系和分子进化机制研究。

我国部分小麦地方品种Waxy基因多样性研究

利用2对STS引物、1对SSR引物和1对基因特异引物分析了1 739份中国小麦地方品种Waxy基因的变异情况。检测出Wx-A1基因缺失突变材料3份,Wx-B1基因缺失突变材料25份,Wx-D1基因缺失突变材料3份。利用SDS-PAGE方法对以上Waxy基因突变材料在蛋白质水平上进行鉴定,验证了Waxy分子标记在种质资源研究中的有效性。向育种家推荐一批具有不同Waxy基因缺失的地方种质,并提供了全部品种的缺失类型。

不同Waxy基因型水稻的遗传多样性

利用均匀分布于水稻基因组的 2 38个微卫星标记对包含 15种Waxy复等位基因的 4 1个水稻品种(系 )的遗传多样性进行了分析。结果表明有 2 2 1对SSR引物在供试材料间检出多态性 ,共检出 115 6个等位基因 ,平均每个座位可检出 5 2 3个等位基因 ;各个座位的多态信息量 (Polymorphisminformationcontent ,PIC值 )的变幅为 0 0 5 - 0 89,平均PIC值为 0 5 9。聚类分析结果表明 :4 1个供试品种 (系 )明显地聚为两大类群 ,分别对应于籼亚种和粳亚种 ,不同 (CT)重复次数的品种 (系 )在两大类群中有明显的分布规律 :(CT)重复次数较少 (n =8、 10、 11和 12 )的品种 (系 )只出现在籼稻类群中 ,粳稻类群的重复次数相对较多 (n =14 - 2 1) ,而 (CT) 17和 (CT) 18的品种 (系 )中既有属于籼稻类群的 ,又有属于粳稻类群的 ;Waxy基因第一内含子 5′端剪切位点上的G -T单核苷酸多态与籼粳分类没有直接联系。 4 1个品种 (系 )之间的遗传相似系数介于 0 13- 0 88之间 ,平均相似系数为 0 35。Waxy座位上丰富的等位基因 ,以及品种间较高的遗传多样性 。

海南普通野生稻Waxy基因的分离和序列分析

根据已报道的栽培稻Waxy基因序列设计引物,对海南普通野生稻Waxy基因的DNA序列和cDNA序列进行克隆和鉴定。获得Waxy基因编码区的DNA序列3 330 bp,cDNA序列1 860 bp,该基因编码区存在13个外显子和12个内含子,编码609个氨基酸残基。海南普通野生稻与其他水稻Waxy基因序列之间存在显著差异,并且主要体现在内含子上,推测其可能影响Waxy基因的转录水平。Waxy基因聚类分析表明,栽培稻与海南普通野生稻亲缘关系较近。

云南地方稻waxy基因序列多样性分析

利用特异引物Wx-F/AG-2对来源于云南省16个州市64个县的252份地方稻种waxy基因中含有微卫星序列(CT)n和第一内含子的序列进行PCR扩增并测序。结果表明在268个碱基的序列内检测到4个变异位点:第一内含子上游56位处(CT)n存在(CT)10、(CT)11、(CT)12、(CT)14、(CT)16、(CT)17、(CT)18、(CT)19、(CT)20、(CT)21等10种变异;(CT)11、(CT)18、(CT)17、(CT)12、(CT)10等5种单倍型是云南优势类型,合计占供试材料的92.85%;籼稻以(CT)10、(CT)11、(CT)12为主,而粳稻以(CT)11、(CT)12、(CT)17和(CT)18为主;第一内含子+1位存在G/T变异,81.75%品种是G,T只出现在(CT)16、(CT)17、(CT)18和(CT)20的品种中,其频率在籼稻中为13.48%,粳稻20.86%,水稻16.17%,陆稻22.35%,粘稻10.47%,糯稻42.62%。+86-88位存在ATA/GTA/A--3种变异;+128位处存在(AATT)5和(AATT)6 2种变异。根据这4个变异位点,可将252个云南地方稻种归为16种单倍型,其中Wx4(32.54%)、Wx9(13.89%)、Wx12(12.7%)、Wx5(12.3%)、Wx1(8.33%)、Wx11(7.94%)是主要类型,合计87.7%,其他类型频率较低。籼/粳亚种、水/陆稻和粘/糯中存在单倍型种类和单倍型频率两方面的差异,籼稻/粳稻、水/陆稻和粘/糯稻各亚种或生态型均有独享的单倍型,共享单倍型频率也存在差异,表明亚种间或生态型间发生了一定的遗传分化。单倍型地理分布分析表明,临沧、普洱单倍型种类最丰富,以之为中心向外扩展,单倍型种类有减少的趋势,第一内含子+1位的T主要分布在临沧、普洱、西双版纳、德宏等南部地区。本研究揭示了云南地方稻种群体waxy基因的变异和分布特点。

贵州优质酒用高粱Waxy基因的鉴定分析

利用10个高粱品种（9个酒用高粱品种和1个非糯性品种）,在进行单籽粒粳糯性检测、淀粉含量测定的基础上,进一步对Waxy基因位点进行鉴定分析。结果表明,9个糯高粱品种糯性籽粒所占的比例基本上达到了100%;非糯性品种（BTx23）直链淀粉含量为13.83%,9个糯性品种的直链淀粉含量在0.18%~3.26%之间,与非糯性品种差异极显著;在所有糯高粱品种中有2个为wa突变类型,其余7个均为wb突变类型,非糯性品种属野生型（W）。

云南传统栽培稻品种waxy基因序列分析

栽培稻是全球最重要的粮食作物之一,waxy基因对栽培稻的品质改良研究具有重要意义。云南是亚洲栽培稻多样性分布中心之一,传统品种丰富。本研究依据云南不同稻区、不同海拔选取99份传统栽培稻品种,对waxy基因序列进行分析。结果显示,供试品种中waxy基因序列包含36个单倍型,其中52个品种存在23bp碱基的插入,而47个品种存在23bp碱基的缺失;糯稻waxy基因第一内含子5'端既有G也有T碱基,剪切位点以T为主,粘稻剪切位点以G为主。7个糯稻地方品种的第一内含子5'端为G,同时第二外显子存在23bp碱基的缺失,与前人的研究结果有所不同,表明云南栽培稻waxy基因单核苷酸多态性高,单倍型多,稻种资源丰富,为挖掘和利用优异糯性基因及品质改良提供了宝贵材料,为云南传统栽培稻种质资源的利用与保护提供了理论依据。

糯小麦及其Waxy基因的研究进展

小麦的淀粉分为直链淀粉和支链淀粉,在控制直链淀粉合成的酶中有一种关键的酶,称为Waxy蛋白,Waxy蛋白有3个基因位点,即Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1,在六倍体小麦中它们分别位于7A、4A和7D染色体上,当这3个位点的基因都缺失时,小麦就呈现糯性,糯小麦是指不含直链淀粉或者直链淀粉含量很低的小麦品种,它对小麦的淀粉以及面团等特性都有很大的影响,并且在食品和非食品工业中也有着重大的用处,所以在近几年来出现了糯小麦的研究和培育的热潮,研究者利用蛋白质电泳技术鉴别出部分突变的品系,并利用分子标记及其他手段人工培育出了糯小麦;随着研究的深入,研究者发现了Waxy基因的新的突变;对以上的问题进行了综述,并对其中的部分问题作了分析和展望。

利用Waxy基因检测不同玉米地方品种的遗传差异

为了解我国西南地区不同玉米品种间的遗传多样性，对5份玉米地方品种的Waxy基因部分编码区核苷酸序列进行克隆、测序及序列比对。结果表明，所选材料的Waxy基因序列长度约为1370 bp，一致性为96．60％，大于3 bp 的插入/缺失有8个。不同地方品种材料间的遗传相似系数在98．7％～99．6％之间，平均遗传相似系数为99.2％，根据聚类图将供试材料分为4类。说明Waxy基因具有较高的保守性，所选材料间存在一定的遗传多样性，利用Wayx基因序列可以将不同的玉米地方品种区分开来。 Waxy基因序列可作为一种理想的分子标记，用于今后玉米地方品种的研究。

山药糯性基因Waxy的克隆与分析

为克隆获得山药糯性基因Waxy,以糯性山药(WCS01)的基因组DNA为模板,采用PCR和TAIL-PCR相结合的方法克隆获得山药全长Waxy序列3 994 bp,含有13个外显子和12个内含子,内含子的长度变化幅度为72～153 bp,内含子中(A+T)的量为58.86%～72.64%,(G+C)的量为27.16%～39.87%,外显子与内含子的剪切都符合GT-AG原则。进化关系显示,山药Waxy基因与莲、油棕、金缕梅属和银缕梅属植物的同类基因具有高度相似性,亲缘关系较近。研究首次获得Waxy基因,为今后开展糯性山药品种分子辅助选育奠定了基础。

农杆菌介导的水稻Waxy基因过量表达的初步研究

采用RT-PCR技术克隆水稻Waxy基因,并构建该基因的过量表达载体,在农杆菌介导下利用建立的水稻遗传转化体系将目的基因转入水稻。转基因水稻经PCR检测及实时定量PCR拷贝数检测均表明外源基因已成功导入水稻,且多数为单拷贝插入。半定量PCR检测结果显示,导入水稻的外源Waxy基因已成功表达,并使得该基因的表达量较对照有明显提高。水稻Waxy基因过量表达载体的成功转化,将为该基因功能的深入研究及水稻直链淀粉合成的调控奠定基础。

植物Waxy基因研究现状及展望

淀粉既可作为食用,在工业上也具有较广泛的用途,如用于制糊精、麦芽糖、葡萄糖和酒精等。Waxy基因是编码淀粉合成的关键基因,在植物生理生化中具有重要的作用。概述了Waxy的结构特点及在淀粉合成中的作用,并介绍了Waxy基因在植物遗传育种和遗传多样性研究中的应用。

反义Waxy基因共转化籼型杂交稻亲本的初步研究

以籼型杂交稻亲本II32B为供试材料,对根癌农杆菌共转化过程中影响转化效率的因素进行了研究。结果表明:在诱导培养基和分化培养基中附加NAA、KT和6-BA的激素配比可以改进愈伤组织质量,对愈伤组织的形成和苗的分化起决定作用;农杆菌OD600为0.8,侵染时间为10 min是II32B合适的转化参数;潮霉素浓度为30 mg/L是理想的筛选浓度;部分植株经PCR检测为阳性,证明外源目的基因已经整合到转基因水稻的基因组中,从而建立适合于供试水稻材料的遗传转化体系。

薏苡属种质资源Waxy基因分型及优异资源筛选

薏苡是重要的药食同源作物,在膳食结构多样性生产中具有重要意义。本研究旨在深入分析薏苡种质资源的粳、糯性特征,并筛选优异资源作为品种选育和生产应用的基础材料。通过大田试验进行表型分析,供试资源的农艺性状和籽粒性状均表现出丰富的遗传多样性。利用碘试剂快速染色法对116份薏苡属资源进行胚乳类型鉴定,并通过Waxy基因分型技术筛选优异薏苡资源。结果显示,在全部资源中,29份野生型资源糯性籽粒百分率在0~25.00%之间,均表现出粳性(非糯性)特征。87份栽培资源中粳、糯性胚乳类型均存在,包括纯粳性资源8份,纯糯性资源17份,62份材料以两种胚乳类型的混杂形式。根据表型鉴定和单籽粒的粳糯性分型,筛选出16份遗传稳定、性状差异明显的优良株系,其中,糯性材料14份,其总淀粉含量为57.82%~71.51%,直链淀粉含量为0~4.98%;粳性材料2份,总淀粉含量分别为67.33%和65.65%,直链淀粉含量分别为23.75%和25.48%。PCR检测结果显示,14份糯性品系扩增出单一的550 bp片段,2份粳性品系扩增出单一的约850 bp片段。糯性和粳性株系材料的直连淀粉和支链淀粉含量差异明显,而且Waxy位点基因型的纯合、遗传稳定,可作为薏苡品质改良和品种选育的基础遗传材料。

云南不同来源四路糯玉米waxy和tb1基因分析

[目的]为四路糯资源的保护、研究与开发利用特异资源提供科学依据。[方法]对8份云南不同来源的四路糯资源材料进行糯性基因waxy、分蘖基因tb1的测序及SSR分子标记分析,探讨不同来源四路糯的形成规律。[结果]试验所用糯玉米具有共同的突变类型wx-D10,即waxy基因第10外显子15-bp的缺失;检测控制分蘖的tb1基因发现,在四路糯中保留了2类不同的等位基因,并发现具有杂合基因型的植株存在;进一步利用40对SSR标记检测不同来源的四路糯,获得了27个多态性基因位点。[结论]试验所用四路糯有统一的起源,在形成后基因组内依然保留了大量多等位基因位点,由于四路糯在传播过程中发生不同等位基因的丢失,形成不同类型的四路糯。