1、水稻是主要糧食作物之一，其基因組的全序列測定已經(jīng)完成，但基因組中多數(shù)基因的功能仍是未知。所以，對基因功能的注釋與研究已成為單子葉模式植物水稻遺傳學(xué)與分子生物學(xué)研究的重點。本研究利用化學(xué)誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)處理已完成測序的粳稻品種日本晴構(gòu)建包括堊白、蒸煮品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)性狀在內(nèi)的水稻品質(zhì)性狀突變體庫。利用近紅外光譜分析對一個包含2210份誘變處理材料的群體進(jìn)行2次篩選，對獲得的品質(zhì)突變體進(jìn)行化學(xué)分析驗證，確定了該突變體的突變性狀。同

2、時對其中一份堊白突變體進(jìn)行了基因定位。得到結(jié)果如下:
　　 1.在外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)方面獲得27份突變體。其中堊白突變體5份(突變頻率為2.26‰)、直鏈淀粉含量突變體5份(2.26‰)、膠稠度突變體4份(1.81‰)、堿消值突變體2份(0.90‰)、糊化溫度突變體4份(1.81‰)、稻米米粉黏滯性突變體7份(3.17‰)。
　　 2.在營養(yǎng)品質(zhì)方面獲得61份突變體。以相對含量低于或高于野生型10％作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，對誘變?nèi)?/p>

3、體的不同氨基酸含量和蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了突變體篩選。結(jié)果共獲得賴氨酸突變體1份(0.45‰)、亮氨酸突變體1份(0.45‰)、纈氨酸突變體11份(4.98‰)、谷氨酸突變體1份(0.45‰)、精氨酸突變體7份(3.17‰)、丙氨酸突變體6份(2.71‰)、絲氨酸突變體、甘氨酸突變體各1份(各0.45‰)、酪氨酸突變體3份(1.36‰)、脯氨酸突變體5份(2.26‰)、組氨酸突變體1份(0.45‰)、蛋氨酸突變體5份(2.26‰)，半胱氨酸突

4、變體7份(3.17‰)、蛋白質(zhì)含量突變體11份(4.98‰)。異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸，天冬氨酸、苯丙氨酸和蘇氨酸未篩選到相應(yīng)的突變體。
　　 3.利用一個粉質(zhì)胚乳堊白突變體(flo6）構(gòu)建了定位群體，flo6堊白突變體具有大堊白、胚乳中心部位淀粉粒結(jié)合松散等突變性狀。同時還具有千粒重下降、籽粒變小、膠稠度變軟、糊化溫度降低和稻米粉的黏滯性系數(shù)降低等特性;但蛋白質(zhì)含量有所提高，其中多種氨基酸含量也發(fā)生了明顯變化。遺傳分析表明此

5、堊白突變?yōu)殡[性單基因突變。
　　 4.通過圖位克隆策略將堊白突變基因定位在1號染色體長臂中段區(qū)域約500kb范圍內(nèi)。根據(jù)水稻基因組注釋計劃(RAP)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)注釋信息，對候選區(qū)段內(nèi)的推定基因進(jìn)行分析，其中編號為LOC_Os01g44220的基因被初步確定為突變基因。該基因編碼水稻AGPase的一個大亞基OsAGPL2，催化著AGPase淀粉合成途徑中第一步反應(yīng)的合成，是水稻淀粉合成的主要限制因素。測序結(jié)果表明該基因的第4個轉(zhuǎn)錄

6、本LOC_Os01g44220.4的第10號外顯子發(fā)生了一個堿基的突變(G→A)，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄蛋白序列也產(chǎn)生變異(E→K)。
　　 5.由于DNA序列單堿基替換引起的蛋白質(zhì)序列氨基酸替換沒有導(dǎo)致AGPase大亞基OsAPL2功能的完全喪失，蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的預(yù)測結(jié)果表明突變位點只引起了二級結(jié)構(gòu)的微小改變，但突變位點緊鄰AGPase與ADP-Glu互作區(qū)域，且由帶負(fù)電荷的谷氨酸突變?yōu)閹в姓姾傻馁嚢彼?，影響了互作區(qū)域的電荷環(huán)境，進(jìn)而影

7、響了AGPase的催化能力。所以，基于以上關(guān)于突變位點對蛋白質(zhì)序列的影響及AGPase作用模型分析，推測在胚乳發(fā)育早期大亞基OsAPL2參與構(gòu)成的AGPase復(fù)合物在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含量較低，且由于突變造成的催化功能降低，質(zhì)體內(nèi)由OsAPS1和OsAPL1形成的AGPase復(fù)合物的酶活性較低（約為5％），大部分是由細(xì)胞質(zhì)型AGPase提供催化活性，造成胚乳淀粉合成底物ADP-G的量不足，減少了淀粉的合成，形成早期發(fā)育部位淀粉粒結(jié)合松散的性狀。后