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。

不同株型水稻的农艺性状及其主效基因多态性分析

【目的】分析不同株型水稻的农艺性状及其主效基因多态性,揭示不同株型水稻的产量性状和遗传基础,为理想株型育种提供理论参考。【方法】以理想株型品系少蘖粳为对照,从背背糯、粳糯1号及重组开花后自交系中的自然重组新种质RIL60和RIL61为材料,探究不同株型水稻的农艺性状表现和遗传差异,比较其在不同天数(DAF)(10、17、24和31 DAF)的株型特点,同时对5份种质进行理想株型基因IPA1、Gn1a和DEP1及糯性基因Wx的基因型鉴定。【结果】少蘖粳为ipa1和gn1a-m1突变型,其叶部性状与其他种质差异较大,具有剑叶长、倒三叶短和叶窄的特点,在4个发育期茎、叶、穗干重均小于其他种质,但其穗干重在不同发育期中的增幅大于其他种质,表明该种质在相同时间内具有更强的光能利用率和干物质积累率,其千粒重较其余4份种质具有较大优势。RIL60的功能叶叶角度与其他种质有较大差异,其呈塔形的特点更有利于光合产物的积累,故更接近理想株型形态,其穗重低于RIL61,但其单株有效穗数较RIL61显著增加(P<0.05,下同),导致其单株产量与RIL61无显著差异(P>0.05)。RIL61在4个发育期中功能叶叶面积较其他4个种质更具优势。背背糯为dep1突变型,有更紧凑的株型和直立穗,在前期穗干物质积累量较低,但在31 DAF时期超过其他种质,具有更多的一次和二次分枝,穗间紧密,属于重穗型种质,说明其光合产物的转换能力较强。粳糯1号在穗重和着粒密度等性状上均无优势,但由于其有效穗数最多,故单株产量最高。影响理想株型水稻产量的穗部指标权重为单株有效穗数>穗重>千粒重。【结论】RIL60和少孽粳基本符合无效分蘖少、每穗实粒数多、优良的受光姿态、厚且结实的茎秆等理想株型特征,可作为理想株型育种种质。粳糯1号的株型较好且有较多的单株有效分蘖数和较高的单株产量,也可作为理想株型育种的亲本。在今后理想株型育种时,应优先考虑穗重和单株有效穗数,选择穗大、有效分蘖数多的种质,适当降低对千粒重的要求,且尽量选择含IPA1和DEP1等有利等位基因的种质,才有望育成具有理想株型的高产水稻品种。