基因疊加和MIGS技術在水稻淀粉途徑中的應用.pdf

1、水稻是世界三大糧食作物之一，全球超過半數(shù)的人以稻米為主糧。通過提高水稻單產、改善稻米品質，滿足人類在生產生活等方面的多樣化需求具有極大的應用價值，水稻種子內淀粉的貯存含量對于水稻的產量有重要作用。淀粉的合成通常是由多種酶參與反應完成，本研究通過應用 miRNA誘導的基因沉默技術(miRNA-induced gene silencing, MIGS)和基因疊加技術(gene stacking, GS)兩種不同的基因功能研究方法調控淀粉合成

2、途徑中關鍵基因表達，以期從淀粉組成、淀粉產量兩方面來實現(xiàn)水稻產量和品質改良，主要研究內容及結果如下：
　　1、基于前期建立的適用于單子葉植物的高效MIGS基因沉默體系，我們構建了定向沉默水稻顆粒結合淀粉合成酶基因(GBSSI)的 MIGS-OsGBSSI單基因載體。通過半定量RT-PCR實驗檢測到OsGBSSI基因在轉錄水平被抑制表達；對胚乳進行碘染色實驗觀察發(fā)現(xiàn)，野生型呈藍黑色，轉基因胚乳呈紅棕色，顏色與糯米染色結果較為接近；此

3、外，在掃描電鏡的觀察下，轉基因胚乳淀粉顆粒為圓形且排列致密，與野生型在形貌上存在一定的區(qū)別；利用雙波長法測定直鏈淀粉含量得知，T1代胚乳中直鏈淀粉含量從24.53％下降到16.38%，下調效率達33.2%，與野生型中直鏈淀粉含量存在極顯著性差異，成功實現(xiàn)了 MIGS技術在淀粉合成途徑中的應用。
　　2、對于 GS的多基因共表達體系，我們選取了水稻淀粉合成的重要基因OsAGPL2(pZHY973)、OsAGPS2b(pZHY975)

4、，分別構建了兩個單基因過表達載體以及一個雙基因疊加載體(pZHY976)。轉基因實驗結果表明，灌漿期20-25DPA的水稻胚乳中OsAGPL2或OsAGPS2b在轉錄水平都高于野生型，但略低于雙基因疊加載體中的單個基因轉錄表達水平；半定量 RT-PCR對水稻進行組織表達模式分析發(fā)現(xiàn)，葉片、胚乳中均能檢測到OsAGPL2、OsAGPS2b基因的表達，OsAGPL2在根中沒有表達；此外，通過蒽酮硫酸法測定水稻胚乳可溶性糖、總淀粉含量，結果表