普通小麦SSIIa基因的品质效应研究及功能标记开发

Amylose content of starches is the major cause of resistant starch formation. So, high-amylose content wheat will be suitable for making high resistant starch foods which can, substantially, reduce the risk of some conditions, such as coronary heart disease, cert ain cancers (especially of the colon and rectum), and diabetes. During the synthesis of amylopectin, wild type ssIIa genes play vital roles in the development of branching structure and quality characters of amlopectin..Mutations in SSIIa genes will restrain the extension of amlopectin chains and, therefore, form short-chain amylopectin which have similar characters with amylose, leading to increasing amylose content in wheat endosperm. However, so far it is inadequate that studies on quality characters of high amylose caused by mutations in SSIIa genes, and no functional markers are available for screening high amylose materials, thus, breeding programs targeting high resistant starch are limited..There are a couple of SSIIa alleles situated on each genome (ABD). In our previous studies, some mutants without founctional ssIIa genes on genomes, A,B and D, were found individually and were used to establish recombinant inbred lines. Based on the research, the quality effects of SSIIa genes will be studied furtherly in this program, and the DNA sequences of SSIIa genes lacking founction will also be used for developing founctional markers, and providing theoretical basis and detection methodes in molecular genetic inprovement of high-resistant starch wheat.

直链淀粉是抗性淀粉最重要的组分。提高小麦胚乳直链淀粉含量，可有效增加饮食抗性淀粉的摄入，从而抑制冠心病、结/直肠癌和糖尿病等疾病发生。在支链淀粉合成过程中，小麦SSIIa基因负责支链淀粉侧链的延伸，对支链淀粉结构和品质特性的形成至关重要。.SSIIa基因突变可造成支链淀粉侧链延伸受阻，生成大量短侧链支链淀粉，并表现为直链淀粉特性，使胚乳表观直链淀粉含量升高。然而，迄今为止对SSIIa突变造成的小麦高直链淀粉品质特性的研究不足，同时没有相应的功能标记用于分子检测，限制了小麦高抗性淀粉品质育种。.小麦有三个SSIIa基因，分别位于A、B和D基因组。我们在前期研究中发现了它们的单突变体，并构建了RILs 群体。本项目将在此基础上，研究SSIIa基因的品质功能及效应；同时，根据SSIIa基因序列，研究其突变的分子机理，开发相应的功能标记，为我国小麦高抗性淀粉的分子育种提供理论依据和检测方法。

直链淀粉是抗性淀粉最重要的组分。提高小麦胚乳直链淀粉含量，可有效增加饮食抗性淀粉的摄入，从而抑制冠心病、结/直肠癌和糖尿病等疾病发生。 wSSIIa（wSSII-A，wSSII-B和wSSII-D）基因负责小麦胚乳支链淀粉侧链的延伸，对支链淀粉结构和品质特性的形成至关重要。SGP-1（SGP-A1，SGP-B1和SGP-D1）是wSSIIa基因编码的三个蛋白，其缺失可使胚乳表观直链淀粉含量升高。目前还未发现天然SGP-1三缺失材料，因此，发掘SGP-1单缺失或双缺失材料，为分子聚合培育高抗性淀粉含量品种及研究SGP-1品质效应具有重要意义。本研究通过利用冀紫 439/火麦//农家种白芒麦和Amigo和小白芒2个重组自交系群体，分别研究 SGP-1和SGP-B1的品质功能及效应；同时，研究SGP-1缺失的分子机理，并以此开发相应的功能标记，为我国小麦高抗性淀粉的分子育种提供理论依据和检测方法。主要研究结果如下：1）在该群体（冀紫 439/火麦//农家种白芒麦）中检测到单、双缺系，未发现三缺系。在直链淀粉含量方面，双缺型abD平均含量达28.7%，高于而基因型aBD（23.7%）、AbD（22.9%）、aBd（25.8%）和ABD（22.9%）。在淀粉糊化特性方面，SGP-1对RVA 峰值粘度存在剂量效应。野生型ABD的RVA峰值年度最高，双缺型abD和aBd的最低，单缺型aBD和 AbD居中。2) 利用SGP-B1单缺体Amigo和小白芒构建的重组自交群体，对SGP-B1的品质效应进行研究。结果表明，SGP-B1缺失对籽粒硬度、蛋白质含量、千粒重、干湿面筋含量以及直、支链淀粉含量均无显著影响，但显著降低峰值粘度、稀澥值和最终粘度。3) 基于SGP-1突变体开发分子标记。以双缺型材料EAP74961为SGP-A1和SGP-D1突变型基因组序列供体，以Amigo作为SGP-B1突变型基因组序列供体，进行wSSIIa序列克隆和测序。结果表明，EAP74961的wSSII-A第一外显子内部出现13bp的序列插入，wSSII-D第六外显子内部出现54bp插入序列，而Amigo在wSSII-B第八外显子内部出现83bp的插入序列，并依据上述序列特征开发三个特异性标记进行基因型特异性检测。根据以上研究结果，发表学术论文2篇，其中核心期刊论文1篇（已接收），还有1篇SCI论文撰写中。