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糊化温度(gelatinization temperature,GT)是衡量稻米蒸煮品质和口感的重要参数之一。本试验研究了支链淀粉链长分布、SSIIa基因序列变异和SSIIa蛋白含量与稻米淀粉糊化温度的关系,旨在从支链淀粉合成过程方面寻找调控糊化温度形成的分子机理。主要研究结果如下:
1、选用30份糊化温度变异较大的水稻品系,测定了支链淀粉结构,分析了支链淀粉结构与糊化温度的相关性。结果表明不同稻米支链淀粉的分支链长度不是随机分布的。聚合度(degree of polymerization,DP)12-24的链的含量最高,占57%-67%不等,其次是DP6-11的链,含量占18%-28%不等,DP>24的链含量小于15%。糊化温度与DP6-11含量呈显著负相关(r=-0.935,P<0.001),与DP12-24含量呈显著正相关(r=0.877,P<0.001),与支链淀粉短链比例(short chain ratio,SCR,即DP6-11与DP12-24链含量比值)也呈显著负相关(r=-0.937,P<0.001)。
2、开发了分别用于检测SSIIa基因内两个功能性单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphisms,SNIP)的酶切扩增多态性序列(cleaved amploifiedpolymorphic sequences,CAPS)和衍生型酶切扩增多态性序列(derivedCAPS,dCAPS)标记,随后用这些标记检验了所选材料的SNP基因型。结果表明:4198bp处的A/G SNP和4329/4330bp处的GC/TT SNP与糊化温度密切有关。4198bp处的SNP为G,拥有GC SNP的材料为高、中糊化温度类型,拥有TT SNP的材料为低糊化温度类型。而若4198bp处的SNP为A,则均为低糊化温度。单体型分析也发现了GC SNP和DP12-24比例、TT SNP和DP6-11支链比例的显著关联。选用两个杂交组合的F2代植株检验了SSIIa基因SNP与糊化温度的共分离情况。在检测的群体中,两组SNP的分离均不符合1:2:1的经典孟德尔分离比,但与糊化温度共分离。
3、测定了稻米淀粉粒结合的SSIIa蛋白含量,分析了SSIIa蛋白含量与稻米支链淀粉结构和糊化温度的关系。将对照NIL(Alk)的SSIIa蛋白含量设为1.0,所测样品得SSIIa含量在0.5-1.5之间。SSIIa蛋白含量与糊化温度显著正相关(r=0.855,P<0.001),与SCR显著负相关(r=0.881,p<0.001)。根据这些实验结果,提出了稻米淀粉糊化温度的差异分子机理。