水稻籽粒中调控淀粉合成的关键基因FLO10的图位克隆和功能分析

【作者】 郝媛媛； 巫明明； 朱小品； 于艳芳； 刘艺； 刘喜； 江玲； 王益华； 万建民；

【机构】 南京农业大学农学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室/江苏省植物基因工程研究中心；

【摘要】 谷类中淀粉含量占种子总重量的90%以上,因此淀粉的积累对于作物产量和品质的形成具有极为重要的意义。淀粉的形成是一个复杂且精密的过程,需要许多酶类和调控因子的参与,最终淀粉在造粉体内被转化为淀粉颗粒并储存起来。深入研究水稻这一单子叶模式植物淀粉合成途径中的关键因子及调控网络具有重要的理论意义与应用价值。胚乳异常突变体主要包括糯性(waxy)、暗色(dul1)、糖质(sugary)、皱缩(shrunk)、粉质(floury)等类型,这些突变体是研究上述途径的良好材料。我们从N22辐射诱变突变体库中筛选获得了一份胚乳粉质突变体,命名为floury10(flo10)。通过图位克隆和转基因互补的手段,成功地克隆了FLO10基因,FLO10基因编码一个具有804个氨基酸的蛋白。成熟种子扫描电镜(SEM)结果表明,flo10胚乳淀粉颗粒变圆,排列比较疏松。与野生型相比,flo10灌浆速率降低,千粒重明显下降。突变体种子生理生化测定结果显示,蛋白质和直链淀粉含量均显著下降,脂肪含量略有提高,支链淀粉聚合度(DP值)也发生了改变。荧光定量PCR结果显示,FLO10在根、茎、叶、叶鞘、穗子和胚乳中都有所表达,说明FLO10呈组成性表达,在胚乳和叶片中表达量较高。不同灌浆时期中FLO10基因随着种子的发育逐步积累增多。GUS组织染色和定量结果一致。亚细胞定位表明FLO10定位在细胞核中,FLO10如何参与到淀粉合成途径还在进一步研究中。更多还原