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科技创新进展:发现在水稻胚乳淀粉合成中起重要作用的基因 
作者:改良中心
来源:中国水稻研究所
发布时间:2018-04-10

近日,我所水稻品质遗传改良创新团队在植物学期刊《Plant Biotechnology Journal》上发表了题为“OsPK2 encodes a plastidic pyruvate kinase involved in rice endosperm starch synthesis, compound granule formation and grain filling”的研究论文。该研究成功克隆了水稻质体丙酮酸酶基因OsPK2,证明该基因在水稻胚乳淀粉合成、淀粉复合颗粒发育及籽粒灌浆过程中起着重要的作用,为水稻品质遗传改良提供了重要理论基础。

研究人员以从中花11突变体库中筛选到的一个稳定遗传的垩白突变体ospk2为研究对象,发现该突变体种子粒宽、粒厚、千粒重及单株产量显著降低,胚乳中复合淀粉颗粒的形成及造粉体发育也存在明显异常,同时ospk2的稻米品质发生明显改变,总淀粉、直链淀粉含量显著降低,脂肪含量显著增加。此外,突变体ospk2种子不耐贮藏,陈化后发芽率显著降低。研究人员通过遗传学以及分子生物学等手段发现突变体表型由一个编码质体定位的丙酮酸激酶基因OsPK2突变导致。OsPK2(PKpα1)可以与其他三个质体丙酮酸激酶形成异源复合体,同时在突变体种子和叶片中以及突变基因表达蛋白的丙酮酸激酶酶活显著降低。另外,ospk2突变体内多重代谢途径(淀粉合成、脂肪酸合成、糖酵解途径等)中的相关基因表达发生明显变化。该研究进一步补充与完善了水稻胚乳淀粉合成的分子遗传机理。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家科技重大专项的资助。蔡怡聪博士研究生和李三峰助理研究员为文章的共同第一作者,胡培松研究员和魏祥进副研究员为共同通讯作者。

文章链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12923

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