水稻巨大胚突变体N2-52垩白形成机制研究

葛鑫源,刘世家,李欣,燕海刚,王永祥,傅玉双,单壮壮,张文伟,王益华,江玲

(南京农业大学农业农村部长江中下游粳稻生物学与遗传育种重点实验室/长江流域杂交水稻协同创新中心/江苏省现代作物生产中心,江苏 南京 210095)

垩白是由于稻米胚乳中淀粉颗粒排列疏松、颗粒间存在间隙,引起光的折射而产生的,根据垩白在籽粒中的部位,将其划分为腹白、心白和背白[1]。描述垩白的综合指标有2个,即垩白率和垩白度,垩白严重的水稻在加工过程中易断,整精米率降低,蒸煮后米粒断裂,影响食味品质。减少垩白率和降低垩白度是稻米品质改良的主攻目标,深入研究垩白的形成及产生垩白的分子机制是育种上克服这一不利性状的前提。垩白是一个复杂的数量性状,受环境和基因型的共同作用。已报道与水稻垩白形成有关的QTL有 82个,分布于除第4染色体外的11条染色体上[1],其中第8染色体27个,第9染色体18个(数据来源网站 http://www.gramene.org/archive/qtl)。Wx位点是影响垩白形成的主效QTL之一[2]。此外,已知多个与淀粉合成相关的基因影响垩白的形成,包括OsPPDKB[1]、SSⅢa[3]、PHO1[3]、BT1[3]和OsPKpα1[4],这些基因的突变均可导致淀粉颗粒的形态异常和垩白的产生。但是,关于垩白形成与淀粉合成之间的具体联系,目前仍不明确。

巨大胚基因(giant embryo,GE)编码1个细胞色素P450超家族的CYP78A亚家族成员[5]。GE突变会导致水稻籽粒的胚增大、胚乳缩小,并影响胚发育、茎顶端分生组织的维持和籽粒产量。GE还在短链脂肪酸代谢中发挥作用。虽然GE在胚和胚的小叶上皮中表达[6],但GE突变体胚乳出现了垩白表型[5],原因尚待阐明。……