VIGS诱导小麦淀粉合成基因沉默及对抗性淀粉合成的影响

抗性淀粉虽类同于膳食纤维，却有着比膳食纤维更为广泛的保健意义，是近年来国际上碳水化合物研究的热点。淀粉生物合成中的一些关键酶基因的表达与抑制能影响抗性淀粉。小麦中ss2a基因的缺失导致支链淀粉生物合成的受阻，从而提高了直链淀粉的含量。sbe2a/sbe2b的缺失也提高了抗性淀粉含量。VIGS技术是一种病毒诱导的基因沉默技术，与其它基因功能研究方法相比具有研究周期短、不需遗传转化及能在不同物种间进行功能的快速比较等优点，成为功能基因组学研究首选技术手段。本研究选择与抗性淀粉关系密切的ss2a、sbe2a 和sbe2b基因为靶基因，以大麦条纹花叶病毒（BSMV）为载体，插入目的基因片段，通过基因沉默和共沉默，分析各基因及不同基因互作与抗性淀粉的关系，阐明高抗性淀粉突变体产生的酶学机制及分子机理，为小麦淀粉品质改良提供理论依据和技术指导。

本项目以新疆小麦新春11号为材料，选择与淀粉合成关系密切的SBEⅡa、SSⅡa和SBEⅡb为靶基因，以大麦条纹花叶病毒（BSMV）为载体，成功构建了单个目的基因片段的重组表达载体和两个目的基因片段不同组合类型的重组表达载体。本研究通过不同接种方式、接种部位和培养温度的比较，建立了小麦穗部实施VIGS技术的优化体系，即通过摩擦法接种小麦穗部，接种后放置21-24℃培养效果最佳。利用BSMV-VIGS技术，并通过载体的线性化及体外转录，将带有目的基因的病毒质粒载体通过摩擦法接种于小麦穗部。证明了单基因沉默能提高籽粒的直链淀粉含量和抗性淀粉含量，尤其是SSⅡa基因沉默对小麦籽粒直链淀粉和抗性淀粉含量提高有明显的效果（其直链淀粉和抗性淀粉含量较未接种材料分别提高了10.31%和12.33%；）。双基因同时沉默的穗子籽粒直链淀粉和抗性淀粉含量均较未发生沉默的穗子籽粒淀粉含量高，同时也较单基因沉默穗子的籽粒淀粉含量高，尤其是SBEⅡb和SSⅡa基因同时沉默的穗子籽粒的直链淀粉含量和抗性淀粉含量增加幅度最大（其直链淀粉和抗性淀粉含量分别较未接种材料增加了47.26%和28.66%；）。本研究首次全面系统地分析了上述三个基因及不同基因互作与抗性淀粉形成的内在关系，为探明小麦籽粒抗性淀粉形成分子机理提供了理论依据。