【摘 要】
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玉米作为世界第一大作物,是粮食、饲料以及工业产品的重要来源。相对于水稻、小麦等粮食作物而言,由于其储藏蛋白缺乏两种必需氨基酸（赖氨酸和色氨酸）,严重影响了玉米蛋白品质平衡。优质蛋白玉米（Quality Protein Maize,QPM）通过以o2突变体作为赖氨酸供体显著提高了蛋白营养品质,并通过胚乳修饰因子将o2突变体粉质胚乳修饰成硬质胚乳。优质蛋白玉米育成以来,已经被南美、亚洲和非洲的23个国
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玉米作为世界第一大作物,是粮食、饲料以及工业产品的重要来源。相对于水稻、小麦等粮食作物而言,由于其储藏蛋白缺乏两种必需氨基酸（赖氨酸和色氨酸）,严重影响了玉米蛋白品质平衡。优质蛋白玉米（Quality Protein Maize,QPM）通过以o2突变体作为赖氨酸供体显著提高了蛋白营养品质,并通过胚乳修饰因子将o2突变体粉质胚乳修饰成硬质胚乳。优质蛋白玉米育成以来,已经被南美、亚洲和非洲的23个国家引进,并被大量推广使用,在我国育种领域也取得重要进展。但目前已经克隆到的玉米胚乳修饰因子数量较少,粉质胚乳转变为硬质胚乳的修饰机理尚不清楚。本研究利用优质蛋白玉米自交系CM105mo2,K0326Y,构建CM105mo2×K0326Y F2群体,图位克隆到一个优质蛋白玉米QPM的胚乳修饰因子——Sugary2（Su2）,该基因编码淀粉合酶SSⅡa。进一步通过连锁分析和等位杂交测试验证了Su2的修饰功能,获得了o2背景下具有硬质胚乳的玉米籽粒。与K0326Y相比,Su2作为修饰因子具有更高的硬质修饰程度。进一步通过生化分析、细胞学观察和遗传学验证等方法研究其对胚乳硬粉质修饰机理。淀粉链长分布分析、分子量分析以及粒度分析表明Su2突变导致支链淀粉含量降低,直链淀粉含量升高,链长分布、分子量分布均发生变化,支链淀粉A链含量升高,B链含量降低。细胞学观察,遗传分析表明Su2是维持淀粉体形态的关键因子。su2通过胚乳淀粉体自身开裂,增加了与蛋白体和周围细胞质基质接触面积,进一步支持与完善了蛋白体与淀粉体紧密融合形成硬质胚乳的理论模型。本研究进一步完善了硬粉质胚乳修饰的调控网络,为改善玉米胚乳质地提供了新的理论基础,兼具理论意义和实际应用价值。
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