胚乳是稻米最主要的食用部分,也是种子中淀粉和蛋白质的重要贮藏器官。胚乳中淀粉含量及理化性质是影响稻米的产量及食味品质的关键因素。利用水稻淀粉突变体,通过图位克隆方法寻找调控淀粉含量的基因,并阐明基因的作用机理,具有重要的理论及实践意义。本研究从粳稻品种越光(Koshihikari)化学诱变材料中分离到一个暗胚乳突变体w54,通过考察其表型,进行遗传和生理生化分析,并利用图位克隆的方法对目标基因w54进行精细定位,主要结果如下:[1]突变体w54表型为乳白色的半透明状胚乳(暗胚乳)。I2-KI染色可以看出,w54与野生型籽粒都被染成蓝黑色。与野生型相比,w54千粒重显著下降,其他主要农艺性状两者差异不显著。[2]成熟种子扫描电镜观察表明,越光的淀粉颗粒排列紧密,呈多面体结构;而w54淀粉粒与越光相似。半薄切片的结果显示,越光和w54在复合淀粉粒的大小和形状上无明显差异。[3]淀粉及蛋白含量测定表明,w54直链淀粉含量显著降低,仅为野生型的45.1%,总淀粉和总蛋白含量两者差异不显著,贮藏蛋白组分也无明显变化。[4]支链淀粉链长分布分析表明,w54支链淀粉精细结构发生改变,与野生型相比,聚合度(DP)为6到8及16到28的支链分支比例增加,同时DP9到15支链比例减少。[5]淀粉胶凝实验分析表明,在低浓度尿素溶液(0-4M)中,两者的膨胀体积几乎没有差别,随着尿素浓度的增加,野生型和突变体的膨胀体积都随之增大,在7M时,两者的差异最大。[6]RVA分析表明,相对于野生型越光,w54的峰值粘度、崩解值、冷胶粘度、峰值时间均下降,消减值和热浆粘度上升,表明w54食味品质有所变化。[7]对野生型及w54Wx基因的转录水平和蛋白含量进行分析,结果表明,相对于野生型,w54的Wx基因表达水平及蛋白含量均有所降低,说明突变基因可能影响了Wx基因的转录或者加工。[8]遗传分析的结果表明,在w54与野生型越光杂交得到的F2分离群体中,正常胚乳表型个体的数目与暗胚乳表型个体的数目比值符合3:1的遗传分离比,表明w54的突变表型是由一对隐性单基因控制的。[9]从w54/南京11配组的F2群体中挑选695个极端个体将w54定位在第6号染色体长臂末端上W57与W64这两个标记之间,物理距离约为269kb。通过查阅文献,证明w54可能是尚未克隆的控制暗胚乳性状的新基因du(12)t。此外,我们鉴定出水稻小粒矮杆突变体sgd1(t)基因是已报道矮杆基因BC12/GDD1的复等位基因。