摘要：同源四倍体水稻突变株D4063-1直链淀粉含量比来源二倍体明恢63下降一半,即其直链淀粉含量为5.23%。为研究其直链淀粉含量下降的原因,根据普通水稻wx基因设计引物,扩增测序获得了D4063-1wx基因的全序列,并与已报道的wx基因进行比对分析;同源四倍体水稻D4063-1wx基因最显著变化为在外显子序列中发生碱基缺失,导致移码突变,在第9外显子终止密码子提前出现。D4063-1wx基因碱基位点的变化还导致其序列上酶切位点的变化,对常用限制性内切酶位点分析结果表明,同源四倍体水稻相对于籼稻和粳稻多了2个sphⅠ酶切位点,相对于粳稻减少了6个AccⅠ,增加了4个XbaⅠ,1个XhoⅠ,1个PstⅠ和1个SalⅠ酶切位点。聚类分析表明D4063-1wx基因序列与籼稻亲源关系较近,由此推测D4063-1wx基因来源于籼稻的wxa基因型。另外,根据D4063-1wx基因的碱基差异,推测D4063-1wx基因外显子碱基变化导致的RNA加工障碍是其直链淀粉降低的主要原因,并可能与其米饭较软等品质相关。本研究还根据D4063-1和籼稻、粳稻的序列差异及D4063-1在该片段上的特征序列位点设计了用于识别D4063-1的寡核苷酸片段,并作为PCR反应的引物命名为AUT4063-1,将该引物与作者设计的扩增普通籼稻、粳稻wx基因的引物F5配合使用,建立了识别D4063-1的显性和共显性两种检测方式的分子标记,为快速、准确鉴别低直链淀粉含量突变体D4063-1创造了条件。

摘要：控制水稻胚乳直链淀粉合成的wx基因是决定稻米蒸煮食味品质的主效基因。适当降低稻米的直链淀粉含量可显著提高稻米蒸煮食味品质。编辑wx基因编码的GBSSI蛋白C末端非关键位点有望微调其酶活性和胚乳直链淀粉含量,进而改良稻米蒸煮食味品质。在未检测到关键结构域和位点的wx基因3′端设计靶位点T1和T2(分别位于wx基因第12和第13外显子),利用CRISPR/Cas9技术进行编辑。通过PCR和测序筛选获得纯合突变株系,用表观直链淀粉含量测定、凝胶渗透色谱、Western Blot和qRT-PCR等技术分析其对水稻胚乳直链淀粉合成和wx基因表达的影响。共获得8种保留GBSSI主要结构域的纯合突变系C1~C8。其中,C2和C3中推测翻译的GBSSI蛋白仅有第518~550/551位密码子发生移码;C1、C4~C8中推测翻译的GBSSI蛋白分别从第551位和第517/518位密码子开始移码。C1~C8米粉中表观直链淀粉含量显著降低,从野生型的16.79%下降到3.69%~4.44%,但均稍高于含自然突变wx基因的糯稻近等基因系的2.92%。GPC结果显示,突变系中无直链淀粉合成,但其支链淀粉中长链(Ap2)的链长均长于糯稻近等基因系wx。qRT-PCR和Western Blot结果显示,C1~C8发育种子中wx基因的转录水平无显著变化,但除C2和C3有一定量GBSSI蛋白表达外,其他纯合系中均无GBSSI蛋白表达。综上所述,本研究通过CRISPR/Cas9技术创建了淀粉精细结构略区别于常规糯稻的新型糯稻种质C1~C8,为水稻品质改良提供了新种质。同时也证明GBSSI蛋白C末端第518~551位氨基酸对其酶活性的形成有重要影响。这些结果为进一步解析GBSSI蛋白的结构以实现其精准编辑提供了参考。

摘要：根据粳型水稻wx基因全序列设计引物,扩增2个空间诱变低直链淀粉突变体XLA-1和XLA-2的wx等位基因.序列分析结果表明:XLA-1、XLA-2与原种籼小占在wx基因DNA序列上存在较多碱基差异,这种差异以碱基改变为主;XLA-1、XLA-2在第10外显子(+1 208 bp)处存在一个单核苷酸突变(籼小占为碱基T,突变体为碱基C),编码子由TCT突变为CCT,导致丝氨酸突变成脯氨酸,氨基酸的改变可能改变了wx蛋白的空间结构,致使它不能充分结合在淀粉颗粒上,进而导致直链淀粉含量下降.本研究初步证明在2个籼稻突变体中存在wx的复等位基因影响直链淀粉含量.

摘要：颗粒结合型淀粉合酶(GBSSI)是植物直链淀粉合成的关键酶,主要由W_x基因编码。本研究选用51份木薯种质资源,设计引物对W_x基因进行PCR扩增后测序。通过对获得的W_x基因序列进行了遗传多态性研究,表明其具有很大的保守性。分析W_x基因的SNP分布特点显示其主要分布在第二内含子和第四内含子之间。通过生物软件分析预测其SNP产生对颗粒结合型淀粉合酶(GBSSI)的物理化学、二级结构和三维结构的影响。本研究了解了不同种质间W_x基因的差异,可为木薯的育种提供参考依据。

摘要：利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在粳稻品种“嘉花1号”的颗粒结合型淀粉合成酶Ⅰ基因(Waxy,wx)的启动子区域、5'UTR区域,以及第2、3外显子区域设计基因敲除靶点,获得4种不同类型的纯合编辑水稻突变体,随后对其进行稻米品质与农艺性状分析.结果表明:不同类型wx纯合编辑突变体与野生型“嘉花1号”相比,核心启动子区域编辑的突变体wxpro直链淀粉含量(AC)下降至14.09%;5'UTR区域编辑的突变体wxutr的AC下降至11.76%,且淀粉粒排列松散;而在外显子区域编辑的突变体wxex2和wxex3的AC下降至2%以下,与糯稻品种类似.本研究创制了能稳定遗传且AC不同的纯合突变株系,不仅使水稻wx基因的等位突变类型变得更加丰富,也为水稻食味品质改良提供了优良的遗传育种材料.

摘要：为揭示一个糯玉米突变体的遗传机理,本研究对‘综31’(Z31)玉米田间发现的糯玉米突变体M2代果穗,进行籽粒淀粉糯性检测并统计分离比,依据wx基因设计4对特异性引物,对Z31和突变体基因组DNA进行PCR扩增,回收DNA片段进行测序并进行序列比对分析。结果表明:M2代果穗中,非糯与糯籽粒符合3∶1分离比,该突变由单基因控制;wx基因检测到6个点突变、1个插入突变和1个缺失突变,导致wx基因无法正常表达。该研究为糯玉米育种提供了新的遗传学信息,对糯玉米种质资源的创新和育种具有重要的理论意义和实际应用价值。

摘要：设计了一个新分子标记wx-YMZC,改良检测wx基因中(CT)n和G/T类型的方法,使用该标记只需要1次PCR扩增和1次酶切即可检测,简化了试验。此方法已获专利授权(专利号:ZL2013 10488947.7)。通过对55份水稻资源进行wx基因型检测,分析和验证了不同wx基因类型对直链淀粉含量的影响,即:1高AC(>22.0%)的资源具有较小n值(n≤14)的(CT)n重复次数的等位基因,在除糯米外的其他水稻资源中,具有低或中等AC的资源都具有较大n值(n≥16)的(CT)n重复次数的等位基因;2wx基因中G型资源的AC高于T型资源;3wx基因中存在着(AATT)n的重复序列,其中(AATT)6重复序列的资源多属于高AC,(AATT)5重复序列的资源多属于低或中等AC。还利用wx-YMZC分子标记对13份R7606系列品系进行了应用研究。