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水稻是重要的粮食作物,其产量和品质与人民生活水平的提高息息相关。淀粉作为稻米最主要的储藏物质,其合成量直接影响水稻的产量,淀粉颗粒的理化特性决定稻米的蒸煮与食用品质。稻米品质形成的遗传基础研究较多,但关于基因互作及蛋白(淀粉合成相关酶)互作调控品质的研究很少。本论文通过遗传的方法研究以Wx:(A/G)和淀粉合成酶Ⅱa(SSⅡa)(GC/TT)等位基因为协变量条件下稻米品质的遗传控制,首次发现淀粉合成酶Ⅰ(SSⅠ)和普鲁蓝酶(PUL)在不同水稻品种中具有多态性,且SSⅠ的多态性可能由SNP(A/G)所导致;发现胚乳突变体中淀粉合成相关基因(SSRGs)的表达量和淀粉合成相关酶(SSREs)的活性都具有显著变化,且SSREs之间的互作发生变化。研究结果为深入理解淀粉合成过程及稻米品质形成的机理,并为培育高产优质水稻提供分子理论基础。主要研究结果如下:1、对416份水稻材料进行关联定位,发现淀粉理化特性主要由Wx和SSⅡa控制,分别以Wx:(A/G)和SSⅡa(GC/TT)等位基因为协变量,发现其他微效基因的调控:利用143对分子标记对20个淀粉理化特性参数进行关联定位,共检测到64个与淀粉理化特性相关的主效位点。其中,Wx位点是控制表观直链淀粉含量(AAC)、粘滞特性、凝胶质构特性和回生特性最主要的主效位点(p<0.0001)。SSⅡa位点是控制成糊温度、热学特性和回生特性最主要的主效位点(p<0.0001),同时也是控制粘滞性特性如崩解值、回复值、稳定性值和消减率的主效位点。另外,以Wx(A/G)或SSⅡa(GC/TT)为协变量,分别检测到56和62个与淀粉理化特性参数相关的微效位点。以Wx(A/G)等位基因为协变量,SSⅡa、BEⅠ、SSⅡc和GBSSⅡ位点为AAC的微效位点;以SSⅡa(GC/TT)等位基因为协变量,Wx位点为终了糊化温度和糊化焓变的微效位点;表明Wx和SSⅡa在控制稻米品质中可能存在互作。在无协变量和以SSⅡa(GC/TT)等位基因为协变量,PUL位点都被检测到为凝胶硬度的主效位点。在无背景和以Wx(A/G)或SSⅡa(GC/TT)等位基因为协变量,AGPL2和ISA1位点分别为糊化焓变和回生特性的主效位点,表明回生特性主要受Wx、SSⅡa和ISA1控制,且相对效应大小为SSⅡa>Wx>ISA1。2、首次发现SSⅠ和PUL在不同水稻品种中具有多态性,且SSⅠ的多态性可能由SNP(A/G)所导致:通过对390份水稻材料进行淀粉合成相关酶酶谱分析,首次发现了 SSⅠ和PUL具有酶谱多态性,并分别将其命名为SSⅠ-1/SSⅠ-2和PUL-1/PUL-2。SSⅠ和PUL多态性分别与SSⅠ微卫星标记(p=3.6×10-37)和PUL插入/缺失(InDel)标记(p<3.6×10-51)紧密相关。Western杂交和质谱鉴定证实了多态性条带确实是SSⅠ和PUL。为阐明酶谱多态性的分子机制,对DNA和氨基酸序列分析发现,SS的DNA序列只存在一个非同义替换(SNP A/G),使得氨基酸序列K438(日本晴)替换为E438(93-11),并且与SSⅠ多态性高度一致。PUL-1和PUL-2基因序列存在9个非同义替换,其中通过质谱鉴定获得两个非同义替换(F316L和D770E)。免疫共沉淀揭示了具有不同SSⅠ和PUL多态性的水稻品种胚乳中淀粉合成相关酶之间的互作也不相同,如SSⅠ-BEⅠ和SSⅠ-BEⅡb在两种形式的SSⅠ中互作信号的强弱不一样。研究结果为进一步理解SSⅠ和PUL在水稻胚乳淀粉合成过程中的功能提供有利的信息。3、发现胚乳突变体SSRGs的表达量和SSREs活性都具有显著的变化,且SSREs之间的互作发生变化:对广陆矮4(GLA4)和两个胚乳突变体(GM077和GM645)胚乳发育过程中SSRGs(SSREs)表达量、酶活性以及互作模式进行研究。结果表明,GM077为wx突变,11个SSRGs的表达量在胚乳发育过程中都有升高,其中SSI和SSⅢa活性明显高于GLA4。GM645胚乳发育过程中12个SSRGs和SSREs表达量都明显降低,其中SSⅠ和SSⅢa活性变化不明显。免疫共沉淀分析发现SSs-BEs、SSs-PUL以及BEs-PUL在3份籼稻材料中都有互作;但是在GM077胚乳中SSⅠ-SSⅡa互作信号较弱,且未检测到SSⅠ与PUL的互作信号;在GM645胚乳中SSⅡa与SSⅠ、BEⅠ、BEⅡb的互作信号都较弱,BEI与SSⅠ、SSⅡa的互作信号也较弱。本研究首次在籼稻中检测到SSREs之间的互作,研究结果可为水稻胚乳突变体材料的育种与应用提供分子理论基础。