水稻淀粉分支酶IIb基因不同位点突变影响抗性淀粉合成和稻米品质形成的机制
批准号:
32071927
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
韦存虚
依托单位:
学科分类:
作物生理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
韦存虚
中文摘要
摄食富含抗性淀粉(RS)的食物有利于人体健康,常规稻米RS极低,淀粉分支酶IIb(SBEIIb)突变能够提高RS含量,但影响稻米品质。不同文献或不同遗传背景水稻的研究表明,SBEIIb基因不同位点突变对RS和稻米品质的影响不同,但在相同遗传背景下上述影响及其机制知之甚少。本项目以粳稻Kitaake及其糯性突变体和它们来源的SBEIIb基因不同位点突变的水稻为材料,测定并查明SBEIIb突变对成熟籽粒稻米品质及淀粉结构和特性的影响。以发育胚乳为材料,观察胚乳组织结构,测定淀粉分子结构和淀粉合成关键酶的动态变化,分析贮藏物质的累积和胚乳转录组,探讨突变位点影响胚乳组分代谢的通路,阐明SBEIIb基因不同位点突变调控RS合成和稻米品质形成的机制。研究结果丰富和充实淀粉发育和特性、作物品质形成和调控等知识,为培育超重、肥胖、高血糖和高血脂等人群需要的高RS水稻新品系及其稻米的开发利用提供理论基础。
英文摘要
Eating foods with high resistant starch (RS) is beneficial for human health. However, the RS content in conventional rice kernel is very low. The mutation of starch branching enzyme IIb (SBEIIb) can improve the RS content in kernel, but affects the rice quality. The studies in different literatures or on rice materials with different genetic backgrounds show that the different mutation sites of SBEIIb gene have different effects on RS content and rice quality. However, the above effects and their mechanisms are known little in rice materials with the same genetic background. In order to identify the mutation site of SBEIIb gene having application value, we have created some rice mutants with different mutation sites of SBEIIb gene in the background of Japonica rice Kitaake and its glutinous mutant. In this project, we will determine and reveal the effects of different mutation sites of SBEIIb gene on the quality and starch structure of rice mature kernels. For developing endosperm, we will observe the endosperm tissue structure, investigate the dynamic changes of starch molecular structure and starch synthesis key enzymes, analyze the accumulation of storage materials and the endosperm transcriptome, and explore the effect of mutation sites on the metabolism pathway of endosperm components. The above studies on developing endosperm will elucidate the regulating mechanism of RS synthesis and kernel quality formation in rice through different mutation sites of SBEIIb gene. This project could enrich the knowledge of starch development and properties and quality formation and regulation in cereal crops, and provide theoretical basis for the cultivation and utilization of high RS rice needed by people suffered from overweight, obesity, hyperglycemia, and hyperlipidemia.
摄食富含抗性淀粉(RS)的食物有利于人体健康,常规稻米RS极低,培育富含RS的优质稻米是适应我国社会经济发展的客观需求,可以满足人民群众对美好健康生活的需要。淀粉分支酶IIb(SBEIIb)缺失突变能显著提高稻米RS含量,但严重降低稻米外观品质和蒸煮食味品质(ECQ),限制了它在生产实践中的应用。本项目主要开展了如下研究:(1)一些研究方法的建立和优化,包括快速筛选SBEIIb等位基因的尿素糊化半籽粒-碘液显色法;(2)SBEIIb不同位点和形式突变对淀粉特性和稻米品质的影响;(3)SBEIIb[G785E]等位基因的鉴定及其在稻米品质改良中的功能;(4)SBEIIb[R583G]等位基因的鉴定及其在稻米品质改良中的功能;(5)不同遗传背景水稻SBEIIb[R583G]新种质的创制及其稻米品质;(6)同一遗传背景下SBEIIb蛋白重要氨基酸替换水稻材料的创制。研究结果表明,SBEIIb不同位点或形式突变产生SBEIIb蛋白缺失或部分氨基酸的插入(或删除)能显著降低支链淀粉分支度、延长支链淀粉侧链长度、增加稻米直链淀粉和RS含量,但明显降低稻米淀粉含量、粒重、外观品质和ECQ;SBEIIb蛋白不同氨基酸替换对稻米直链淀粉含量、支链淀粉结构、RS含量、外观品质和ECQ影响不同;部分氨基酸替换能有效增加米饭RS含量,且对稻米外观品质和ECQ影响较小。总之,本项目发掘了一系列水稻SBEIIb等位基因,创制了一些SBEIIb不同位点和形式突变的水稻新种质,查明了一些等位基因对稻米品质和淀粉特性的调控作用,初步揭示了SBEIIb基因不同位点突变影响抗性淀粉合成和稻米品质形成的机理。研究结果丰富和充实了禾谷类作物淀粉发育和特性、作物品质形成和调控等知识,为调控SBEIIb培育具有市场推广应用价值的富含RS水稻新品系提供优异基因和种质资源,也为富含RS稻米的开发利用提供理论基础和参考资料。
水稻可溶性淀粉合酶IIIa新等位基因调控胚乳发育和改良稻米品质的机理研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:韦存虚
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依托单位:
植物C-型淀粉资源、晶态分布和功能特性研究
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批准号:31570324
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2015
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负责人:韦存虚
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依托单位:
高直链淀粉水稻胚乳中空状和细长状淀粉粒的发育和结构特性
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批准号:31270221
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项目类别:面上项目
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资助金额:75.0万元
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批准年份:2012
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负责人:韦存虚
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依托单位:
利用淀粉合成相关基因的转基因系研究水稻颖果和淀粉粒的发育及结构
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批准号:31071342
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2010
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负责人:韦存虚
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依托单位:
禾谷类胚乳PCD过程中去核化发育机制研究
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批准号:30300215
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2003
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负责人:韦存虚
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依托单位:
国内基金
海外基金