云南软米资源淀粉合成基因等位变异及其对淀粉品质的影响

Yunnan soft rice are the favorable genetic resources for quality improvement, which are popular with local residents by unique cooking and eating quality. In this research, 47 Yunnan soft rice varieties from the collection and conservation in gene bank will be analyzed. By detecting the apparent amylose content, gel consistency, gelatinization temperature and starch viscosity(RVA profile value), starch and eating quality in Yunnan soft rice resources will be evaluated. Meanwhile, based on the 16 gene sequences of rice amylase synthase(GBSS), soluble starch synthase(SSS), starch branching enzyme(SBE) and starch debranching enzyme(DBE), markers will be developed by SSCP and sequencing technique for polymorphism analysis in Yunnan soft rice resources. Then, these markers above and other markers reported before will be used for genotyping analysis in Yunnan soft rice resources. Finally, elite alleles associated starch quality will be discovered by association analysis between phenotype and marker locus. These results will be helpful for understanding the genetic mechanism of starch quality formation in Yunnan soft rice and molecular maker-assisted selection.

云南软米是云南特有的一种优质米资源，其独特蒸煮和食味品质深受各族人民喜爱，具有广阔市场前景，是稻米品质改良的优异遗传资源。本项目以前期收集和保存的47份云南软米资源为材料，拟通过测定表观直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度及淀粉粘滞度（RVA谱值），系统评价云南软米资源淀粉品质特征；同时基于水稻直链淀粉合成酶（GBSS），可溶性淀粉合成酶（SSS），淀粉分支酶（SBE）以及淀粉去分支酶（DBE）已报道的16个基因序列，采用单链构象多态性分析（SSCP）及测序技术，开发用于云南软米资源遗传研究的特异标记；利用本研究开发的标记及已有淀粉合成基因标记对云南软米资源进行基因型鉴定，并结合表型数据对淀粉品质性状进行关联分析，研究淀粉合成关键酶基因位点变异对淀粉理化特性的影响。为揭示云南软米资源淀粉品质形成的遗传机制及分子标记辅助选择提供理论基础。

云南软米资源是稻米品质改良的优异遗传资源。本研究通过连续3年不同环境下对63份供试材料进行稻米籽粒淀粉理化性状测定，包括表观直链淀粉含量、胶稠度及淀粉粘滞度（RVA谱值），系统评价云南软米资源淀粉理化特性，明确39份云南软米地方品种淀粉品质性状的基本特征。软米材料的直链淀粉含量平均值为13.87%，胶稠度平均值为42.64，与对照三类材料相比，RVA谱值中的峰值粘度和崩解值最大，平均值分别达到275.52RVU和142.53RVU。热浆粘度、冷胶粘度、消减值、回复值、峰值时间和起浆温度基本介于高直淀粉含量材料与糯米材料之间，平均值分别为 132.96RVU，245.79RVU，-29.73RVU，112.83RVU，5.86min和74.72℃。针对已知的16个淀粉合成途径关键酶基因进行序列分析，共设计开发出7对分子标记可用于淀粉品质相关基因位点多态性检测。利用36个淀粉合成相关基因分子标记对35份软米资源进行遗传多态性分析，共检测到78个等位变异，平均为2.17个，有效等位变异为55.61个，平均为1.54个，Nei遗传多样性指数平均为0.4962，遗传相似系数变幅为0.103-1.0之间。进一步通过将10个淀粉品质性状的表型数据与36个淀粉合成相关的基因标记位点进行关联分析，系统研究淀粉合成代谢途径各关键酶基因位点变异对云南软米资源淀粉品质特性的影响。共检测到与淀粉品质性状显著相关的基因位点34个，等位变异75个，其中，优异等位变异32个。明确了各淀粉合成关键酶基因位点的等位变异类型对各淀粉性状的表型效应值。并从云南软米材料中发掘出一批携带淀粉品质相关基因优异等位变异的典型载体材料。该项目的实施对于阐明云南软米资源淀粉品质形成的遗传机制及其软米资源品质性状优异基因发掘与利用具有重要意义。