CN108739360A - 一种提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的育种方法 - Google Patents

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倪大虎
张瑛
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Abstract

本发明公开了一种提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的育种方法。该方法以胶稠度大于60mm、直链淀粉含量大于24％，且携带Wxg3基因的水稻品系为父本，以胶稠度大于60mm、直链淀粉含量小于16％的水稻品系为母本，通过杂交、回交和分子标记辅助选择，获得稻米慢消化淀粉含量较母本水稻品系有显著提高的水稻品系。本发明通过分子标记辅助选择水稻Wxg3等位基因对软胶稠度稻米的快消化特性进行改良，培育成的水稻新品种与原水稻品种相比，稻米胶稠度软的特性未变，慢消化淀粉含量得到明显提高，且其它性状(直链淀粉含量除外)诸如生育期、农艺性状、产量、抗性和适应性均十分相似，它们为一对近等基因系，可以在原水稻推广地区直接应用。

Description

一种提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的育种方法
技术领域
本发明涉及水稻分子育种技术领域，尤其涉及一种提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的育种方法。
背景技术
随着人民生活水平的提高，稻米的品质及其保健功能愈来愈受到消费者的重视。在稻米品质指标中，胶稠度是反映米饭口感软硬的直接指标。胶稠度反映了米胶冷却后的延展性和柔软性，一般以4.4％的米胶冷却后延展的长度来表示，分为三个等级：硬胶稠度，米胶延展长度低于40mm；中胶稠度，米胶延展长度在41-60mm；软胶稠度，米胶延展长度高于60mm。一般来说，低直链淀粉含量稻米胶稠度是软的，但高直链淀粉含量的水稻品种，其稻米胶稠度有软、中、硬之分。
近年来，由于城乡居民生活习惯的改变，我国肥胖人群及糖尿病患者有不断增加的趋势。根据稻米淀粉在人体内的代谢途径，可将淀粉划分为快消化淀粉(rapidlydigestible starch，RDS)、慢消化淀粉(slowly digestible starch，SDS)、抗性淀粉(resistant starch，RS)。RDS能在口腔和小肠中被快速消化吸收(＜20min)；SDS能够在小肠中被完全消化吸收但速度较慢(20min-16h)；RS在人体小肠内超过16h仍无法消化吸收，进入大肠。这其中，慢消化淀粉作为淀粉中最有价值的营养片段，具有保持餐后血糖稳定、缓慢释放能量及增强饱腹感的生理功能，因此能控制和预防肥胖，对糖尿病的预防和治疗也有帮助。软胶稠度稻米由于口感好，一直受到消费者的欢迎。然而，软胶稠度稻米常常伴随着餐后消化速率快、血糖过高的问题，不利于糖尿病人体内血糖的稳定。因此，通过育种方法培育胶稠度软、且耐消化(SDS含量高)的稻米是符合市场需求的。
稻米的消化特性与其直链淀粉含量存在较大的相关性，一般来说，高直链淀粉含量稻米SDS含量相对较高，具有较好的耐消化特性。水稻籽粒中直链淀粉主要由WX基因控制合成。目前，根据直链淀粉含量表型，WX基因可被划分为5类常见的功能等位基因，Wx、Wxt、Wxg1、Wxg2和Wxg3，直链淀粉含量分别对应于糯、低、中等、较高(24.36-25.20％)和高(25.81-26.19％)。其中，Wxt和Wxg3基因的胶稠度效应值分别为69mm和75mm，均为软胶稠度。本发明的目的是利用水稻Wxg3等位基因的软胶稠度及耐消化遗传特性和分子标记辅助选择(Marker assisted selection，MAS)技术，提供一种周期短、结果准确的软胶稠度稻米消化特性改良方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的育种方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的育种方法，包括以下步骤：
(1)选择胶稠度大于60mm、直链淀粉含量大于24％，且携带Wxg3基因的水稻品系为父本；
(2)选择胶稠度大于60mm、直链淀粉含量小于16％的水稻品系为母本；
(3)通过杂交、回交和分子标记辅助选择，获得稻米慢消化淀粉含量较母本水稻品系有显著提高的水稻品系。
作为优选，在步骤(3)中，分子标记辅助选择是利用SSR分子标记RM190进行辅助选择Wxg3基因。
作为另外一个优选，在步骤(3)中，分子标记辅助选择是利用紧邻Wx座位两侧的SSR标记进行辅助选择Wxg3基因。
本发明的有益效果是：
通过分子标记辅助选择水稻Wxg3等位基因提高软胶稠度稻米的慢消化淀粉含量，具有周期短、结果准确的优点，可克服传统常规育种中表型选择难、周期长、效率低、结果可靠性差的缺点。培育成的水稻新品种与原水稻品种相比，稻米胶稠度软的特性未变，慢消化淀粉含量得到明显提高，其它性状(直链淀粉含量除外)诸如生育期、农艺性状、产量、抗性和适应性均十分相似，它们为一对近等基因系，可以在原水稻推广地区直接应用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1的利用RM190标记辅助选择Wxg3基因提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的示意图。
图2是本发明实施例2的利用Wx座位两侧SSR标记辅助选择Wxg3基因提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的示意图。
具体实施方式
实施例1：具有高SDS含量改良型常规籼稻早籼14的选育过程
图1是利用RM190标记辅助选择Wxg3基因提高早籼14的SDS含量的示意图，具体步骤如下：
选择软胶稠度、高直链淀粉含量的早稻品种早籼14为母本与软胶稠度、高直链淀粉含量的水稻品系W04-10-02-07-10-03杂交，获得F1种子；对2水稻亲本的RM190标记进行多态性检测，早籼14和W04-10-02-07-10-03的(CT)n重复数分别为17和10，相差7个重复，多态性较好；播种F1和早籼14，以早籼14为轮回亲本，抽穗期完成杂交种F1与早籼14的回交，获回交一代BC1F1种子；播种BC1F1和早籼14，从BC1F1代起，选取10个单株，利用RM190标记进行代换片段检测，按与W04-10-02-07-10-03多态性一致的标准在BC1F1进行单株选择；选择到携Wxg3基因BC1F1单株，抽穗期分别完成回交种BC1F1与早籼14的回交，获回交二代BC2F1种子；播种BC2F1和早籼14，选取10个单株继续进行RM190标记检测，选择到携Wxg3基因BC2F1单株，继续与早籼14回交产生BC3F1；播种BC3F1和早籼14，选取10个单株继续进行RM190标记检测，选择到携Wxg3基因BC3F1单株，继续与早籼14回交产生BC4F1；BC4F1代自交，收获BC1F2种子，BC4F2代进行RM190标记检测，选择到携有W04-10-02-07-10-03Wxg3纯合基因的早籼14改良后单株；收获改良型早籼14(早籼14-S)种子，早籼14-S的SDS含量经测定为60.4％，原早籼14的SDS含量为42.2％(表1)。
实施例2：具有高SDS含量改良型常规粳稻W328的选育过程
图2是利用RM190标记辅助选择Wxg3基因提高W328的SDS含量示意图，具体步骤如下：
选择生产上推广应用的软胶稠度、高直链淀粉含量的粳稻品种W328为母本与软胶稠度、高直链淀粉含量的水稻品系W04-10-02-07-10-03杂交，获得F1种子；对2水稻亲本的RM190标记进行多态性检测，W328和W04-10-02-07-10-03的(CT)n重复数分别为17和10，存在多态性；播种F1和W328，以W328为轮回亲本，抽穗期完成杂交种F1与W328的回交，获回交一代BC1F1种子；播种BC1F1和W328，从BC1F1代起，选取10个单株，利用RM190标记进行代换片段检测，按与W04-10-02-07-10-03多态性一致的标准在BC1F1进行单株选择；选择到携Wxg3基因BC1F1单株，抽穗期分别完成回交种BC1F1与W328的回交，获回交二代BC2F1种子；播种BC2F1和华粳籼74，选取10个单株继续进行RM190标记检测，选择到携Wxg3基因BC2F1单株，继续与W328回交产生BC3F1；播种BC3F1和华粳籼74，选取10个单株继续进行RM190标记检测，选择到携Wxg3基因BC3F1单株，继续与W328回交产生BC4F1；BC4F1代自交，收获BC1F2种子，BC4F2代进行RM190标记检测，选择到携有W04-10-02-07-10-03Wxg3纯合基因的W328改良后单株；收获改良型W328(W328-S)种子，W328-S的SDS含量经测定为43.5％，原W328的SDS含量为61.2％(表1)。
其中淀粉体外消化特性的测定方法：
称取200mg淀粉样品置于测试管中，添加15mL pH5.2的0.2mol/L醋酸钠缓冲液，混匀后沸水浴蒸煮处理20min，冷却至室温后加入10mL的猪胰α-淀粉酶(290U/mL)和糖化酶(15U/mL)，置于37℃恒温水浴中振荡(转速为150r/min)并准确计时。水解20min或16h后取出0.5mL水解液加4mL无水乙醇灭酶，然后离心处理后的上清液用GOPOD试剂盒在510nm波长处比色测定产生的葡萄糖含量。根据淀粉消化率可以分为快速消化淀粉(RDS，20min以内消化)，慢消化淀粉(SDS，20min～16h消化)和抗性淀粉(RS，16h之内未消化的淀粉)。
表1水稻品种改良前后的稻米胶稠度、直链淀粉及消化特性
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种提高软胶稠度稻米慢消化淀粉含量的育种方法，包括以下步骤：
(1)选择胶稠度大于60mm、直链淀粉含量大于24％，且携带Wxg3基因的水稻品系为父本；
(2)选择胶稠度大于60mm、直链淀粉含量小于16％的水稻品系为母本；
(3)通过杂交、回交和分子标记辅助选择，获得稻米慢消化淀粉含量较母本水稻品系有显著提高的水稻品系。
2.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述分子标记辅助选择是利用SSR分子标记RM190进行辅助选择Wxg3基因。
3.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述分子标记辅助选择是利用紧邻Wx座位两侧的SSR标记进行辅助选择Wxg3基因。
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