EMS诱变导致Wx-A1基因失活及淀粉特性改变

时间:2021-10-25 点击数:作者: 审稿人:刁圣轩

淀粉是小麦籽粒的重要组分,约占其干重的70%。根据结构特征,可以分为直链淀粉和支链淀粉,分别占总淀粉的20-30%和70-80%。直链淀粉为线性分子,由α-(1,4)糖苷键连接而成,支链淀粉具有较多分支结构由α-(1,4)和α-(1,6)糖苷键共同形成。直链淀粉与支链淀粉的比例决定小麦淀粉的结构、理化和消化特性,进而影响面粉的加工和营养品质。Waxy基因是负责直链淀粉的生物合成关键基因。“部分糯小麦”是A,B,D三个基因组中部分Waxy基因缺失而形成的直链淀粉含量降低的类型,其淀粉含量介于“糯小麦”和“非糯小麦”之间,较低的直链淀粉含量可以增加面条的粘性,提升面条口感。

本研究从前期创制的“蜀麦126”EMS突变体库中,鉴定到1份直链淀粉含量降低材料M4-627。经SDS-PAGE分析,证明该材料为Wx-A1缺失突变体(图1a,b)。通过比对蜀麦126野生型和突变体的Wx-A1基因序列,发现该突变体Wx-A1基因第11外显子2681bp处,由于G-A的单碱基突变导致提前终止,Waxy蛋白不表达(图1c),基于该SNP位点设计KASP标记用于后代选择。相比野生型,突变体农艺性状无显著差异,但总淀粉、直链淀粉、抗性淀粉参数显著降低(图1f)。由于直链淀粉降低,突变体的淀粉粒的粒径分布发生了显著变化,糊化温度显著降低,在3M尿素溶液中突变体糊化程度显著高于野生型(图1d,e,f),进而导致淀粉的抗性淀粉减少,淀粉消化特性显著增加(图1g)。

图1.小麦Wx-A1缺失突变体的鉴定


该研究结果于2021年9月发表于《Journal of science of food and agriculture》( https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jsfa.11540)。四川农业大学2019级硕士研究生张旭腾为论文第一作者,江千涛教授为论文通讯作者。本项工作得到了国家重点研发计划、四川省国际科技交流合作项目、欧洲社会基金和西班牙国家研究局的资助。