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水稻是世界三大粮食作物之一,全球超过半数的人以稻米为主粮。通过提高水稻单产、改善稻米品质,满足人类在生产生活等方面的多样化需求具有极大的应用价值,水稻种子内淀粉的贮存含量对于水稻的产量有重要作用。淀粉的合成通常是由多种酶参与反应完成,本研究通过应用miRNA诱导的基因沉默技术(miRNA-induced gene silencing, MIGS)和基因叠加技术(gene stacking, GS)两种不同的基因功能研究方法调控淀粉合成途径中关键基因表达,以期从淀粉组成、淀粉产量两方面来实现水稻产量和品质改良,主要研究内容及结果如下:1、基于前期建立的适用于单子叶植物的高效MIGS基因沉默体系,我们构建了定向沉默水稻颗粒结合淀粉合成酶基因(GBSSI)的MIGS-CsGBSSI单基因载体。通过半定量RT-PCR实验检测到OsGBSS1基因在转录水平被抑制表达;对胚乳进行碘染色实验观察发现,野生型呈蓝黑色,转基因胚乳呈红棕色,颜色与糯米染色结果较为接近;此外,在扫描电镜的观察下,转基因胚乳淀粉颗粒为圆形且排列致密,与野生型在形貌上存在一定的区别;利用双波长法测定直链淀粉含量得知,T代胚乳中直链淀粉含量从24.53%下降到16.38%,下调效率达33.2%,与野生型中直链淀粉含量存在极显著性差异,成功实现了 MIGS技术在淀粉合成途径中的应用。2、.对于GS的多基因共表达体系,我们选取了水稻淀粉合成的重要基因COsAGPL2(pZHY973)、OsAGPS2b(pZHY975),分别构建了两个单基因过表达载体以及一个双基因叠加载体(pZHY976)。转基因实验结果表明,灌浆期20-25DPA的水稻胚乳中OsAGPL2或OsAGPS2b在转录水平都高于野生型,但略低于双基因叠加载体中的单个基因转录表达水平;半定量RT-PCR对水稻进行组织表达模式分析发现,叶片、胚乳中均能检测到OsAGPL2、OsAGPS2b基因的表达,OsAGPL2在根中没有表达;此外,通过蒽酮硫酸法测定水稻胚乳可溶性糖、总淀粉含量,结果表明,转基因植株胚乳的可溶性糖含量均高于野生型且呈极显著差异;相比于野生型,OsAGPL2、OsAGPSb单基因过表达的胚乳总淀粉含量略有提高,双基因叠加的胚乳总淀粉含量最高达到74.31%,增加了约11.7%。此外,3种转基因材料的千粒重指标均高于野生型且存在显著性差异。由此说明,在水稻中建立了适用的淀粉合成相关基因的基因叠加体系。