香稻分子育种及香味机理的初步研究

摘要

水稻是我国的主要粮食作物，随着人民生活水平的提高，百姓对稻米品质要求越来越高。香米因其独特的香味，在国际稻米市场上占有重要的地位，价格是一般稻米的2-3倍。国际市场的香米主要来自于印度和泰国。培育优良香稻新品种具有重要的价值和意义。
　　 传统育种存在很多不足，分子生物学的飞速发展，使分子育种成为可能。本文综述了香米育种和香味形成机制方面的最新研究进展，并开展了利用分子标记辅助选育适合上海地区种植的香型两系不育系，同时进行了香味形成机理方面的初步研究。
　　 本研究首先从香型水稻W香99075和非香型水稻261S中克隆了甜菜碱乙醛脱氢酶2基因(badh2/Badh2)，然后利用生物学软件Vector NTI分析，结果表明两者分别在第二内含子，第四内含子，第七外显子存在明显的序列差异。根据这些序列差异设计了一组筛选特异性功能分子标记M7引物。然后利用分子标记辅助常规选育方法培育香型两系不育系。
　　 同时我们根据前人的研究报告，针对与水稻香味直接相关的甜菜碱乙醛脱氢酶2基因(badh2/Badh2)的突变情况，又设计了一对筛选功能性分子标记M2引物。M2适用于badh2/Badh2基因第二外显子突变类型香稻基因型分析及其分子标记辅助育种。在此基础上我们利用两个功能性分子标记M7、M2对本实验室收集的主要香型水稻进行基因突变类型的分析，结果表明这些香稻主要分为三类：(1)第二外显子突变类型；(2)第七外显子突变类型；(3)无编码链突变类型。
　　 通过分子生物学方法我们对香型水稻南海318甜菜碱乙醛脱氢酶2基因全序列克隆及序列分析，并与非香稻日本晴甜菜碱乙醛脱氢酶2基因全序列比较。结果发现，南海318甜菜碱乙醛脱氢酶2基因的编码链没有发生突变，而在第二和第四内含子处发生了和上述两种类型(第二和第七外显子突变类型)香稻几乎相同的碱基突变位点。比较南海318和日本晴两种水稻甜菜碱乙醛脱氢酶2基因ATG5'上游1300bp序列(其中5'UTR序列为147个核苷酸)，两者也基本相同。
　　 本试验将南海318水稻分别与07-08香稻(第七外显子突变)、苏沪香睛(第二外显子突变)、非香水稻日本睛和中花11水稻杂交，通过互补试验验证南海318甜菜碱乙醛脱氢酶2基因在香味形成中的作用。结果显示：07-08香稻和苏沪香睛水稻与南海318水稻的杂交后代F1种子和幼叶都仍然表现出香味，日本睛和中花11水稻与南海318水稻的杂交后代F1种子和幼叶都仍然表现非香味特征，这些结果表明南海318水稻呈现香味特征与甜菜碱乙醛脱氢酶2直接相关，且相对于非香型水稻甜菜碱乙醛脱氢酶2基因南海318水稻甜菜碱乙醛脱氢酶2基因存在部分功能缺失。同时在本研究中，还构建了一个由烟草花叶病毒35S启动子引导的表达载体：pCAMBIA1301-35S-Badh2cDNA-nos。该表达载体的构建，为今后在转基因水平上研究南海318的香味形成机理奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一部分：文献综述 香稻研究进展

摘 要

引 言

1水稻香味形成的分子机理

1.1香味物质

1.2 2-AP形成机制研究

1.3香味基因定位研究

1.4 Badh2位点突变和香味形成的联系

1.5 Badh1的研究

2.影响香味物质积累的因素

2.1遗传因素

2.2生态与环境因素

3.香米育种研究

3.1常规杂交香稻育种研究

3.2分子标记辅助香稻育种研究

第二部分：研究论文 香稻分子育种及香味形成分子机理的初步研究

摘 要

引 言

一、W香99075和261S水稻甜菜碱乙醛脱氢酶2基因克隆及序列分析

材料与方法

结果与分析

二、香味基因分子标记的建立与辅助育种及香稻基因型鉴定

材料与方法

结果与分析

三、水稻香味形成分子机理的初步研究

材料与方法

结果与分析

材料与方法

结果与分析

讨 论

1水稻Badh2基因的多态性及分子标记的建立

2 Badh2/badh2基因在决定水稻香味中具有重要的作用

3 Badh1基因的功能及Badh1基因与Badh2/badh2基因之间存在的联系

参考文献

研究生期间论文及研究成果