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稻米淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉构成,稻米淀粉的组成与结构和稻米蒸煮食用品质、加工品质、甚至产量都有着密切的关联,同时也是决定其工业用途的最主要因素之一。稻米胚乳中淀粉的合成受一系列酶的控制,其中淀粉磷酸化酶是参与淀粉代谢的重要酶类之一,具有L型(质体型)和H型(胞质型)两种同工型。目前对该酶及其编码基因的具体功能,在马铃薯和玉米等植株中已得到很好的证实,但是在稻米品质形成中的作用还不清楚。本研究重点研究了水稻两个淀粉磷酸化酶基因OsPho-L和OsPho-H在水稻中的表达特性及其在不同水稻种质间的等位性变异,并通过转基因技术将OsPho-L基因的RNAi结构导入水稻品种日本晴中,以期分析对OsPho-L基因的表达进行调控后对稻米淀粉品质的影响。主要研究结果如下:1、根据已公布的水稻基因组序列等信息,分析得知OsPho-L和OsPho-H基因都含有15个外显子和14个内含子,分别编码951aa和841aa。两个推导多肽的氨基酸序列具有很明显的淀粉磷酸酶保守结构域,OsPho-L与小麦和拟南芥L型淀粉磷酸化酶同源性分别为83%和73.28%,OsPho-H与小麦和拟南芥H型淀粉磷酸化酶同源性为分别92%和79.19%。2、Southern杂交表明两个淀粉磷酸化酶基因在水稻基因组中是单拷贝的。采用RFLP与微卫星标记检测等技术,分析了两个基因的等位性变异情况,表明两个基因在籼粳稻间存着明显分化,尤其是在栽培稻与野生稻间的分化更为明显。3、通过Northern杂交和Real-Time RT-PCR技术研究了两个淀粉磷酸化酶基因在不同水稻品种及其不同组织器官内在mRNA水平上的表达特性,证明OsPho-L基因只在开花后发育的种子中表达,在根、叶和萌发的种子中几乎没有表达;在发育种子中,该基因在灌浆前中期表达量较高。而OsPho-H基因只在开花后发育的种子中有微量表达,在根、叶和萌发的种子中几乎不表达。不同水稻品种中OsPho-L基因的表达量有所不同,所有水稻品种中OsPho-L基因的表达量要高于OsPho-H基因。4、从一个优质水稻品种苏御糯基因组BAC文库中筛选获得了两个含OsPho-L基因全长序列的BAC阳性克隆,并从中克隆了该基因起始密码子上游2.0kb的启动子区序列,构建了含不同长度启动子序列与GUS编码区的融合基因,并都导入了水稻品种武香粳9号中。GUS活性分析表明,由长度为2.0kb或1.5kb的启动子控制的GUS基因在转基因水稻种子胚乳、叶和茎等组织中都有很强的表达,而在胚和萌发种子中的表达量很低,花药和颖壳中基本没有表达;2.0kb启动子指导的GUS基因在茎中表达最强,而1.5kb启动子指导的GUS基因则在胚乳中表达最强。0.5kb长的OsPho-L基因启动子已有足够能力使外源基因在转基因水稻中表达,但其表达特性没有严格的组织特异性。5、在双元载体上构建了OsPho-L基因的RNAi结构,并通过农杆菌介导的转化法导入了水稻品种日本晴中。分子检测证明目的基因已整合入转基因水稻基因组中。在转基因水稻中抑制OsPho-L基因的表达后,对成熟籽粒形状和外观以及理化品质性状等都没有产生明显的影响,但是可明显降低淀粉RVA谱中的峰值粘度、热浆粘度和冷胶粘度。