





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (22): 4557-4569.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.22.001
李林燕(
), 张高阳(
), 冯先阳, 顾世龙, 黄烨楠, 孙忠科, 李成伟(
)
收稿日期:2025-04-24
接受日期:2025-06-19
出版日期:2025-11-16
发布日期:2025-11-21
通信作者:
联系方式:
李林燕,Tel:13164322902;E-mail:lilinyan.000@stu.haut.edu.cn。
基金资助:
LI LinYan(
), ZHANG GaoYang(
), FENG XianYang, GU ShiLong, HUANG YeNan, SUN ZhongKe, LI ChengWei(
)
Received:2025-04-24
Accepted:2025-06-19
Published:2025-11-16
Online:2025-11-21
摘要:
【目的】小麦淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉构成,长期食用精加工的精制面粉制品,会增加患糖尿病等慢性病的风险,而食用抗性淀粉含量高的面粉则对调节人体血糖水平具有积极作用,鉴于抗性淀粉和直链淀粉之间一般呈正相关关系,因此,提高小麦种质中直链淀粉的含量为品质改良育种研究奠定基础。【方法】选取淀粉分支酶(starch branch enzyme)TaSBEIIb中4个SBE基因片段,成功构建TaSBEIIb-dsRNA高效表达载体,并基于培养基组分进行梯度优化,显著提升dsRNA的产量。基于此,通过叶面喷施,探究裸露dsRNA及纳米载体壳聚糖季铵盐(hydroxypropyltrimethyl ammonium chitosan chloride,HACC)包被的dsRNA对小麦淀粉代谢的调控效应;借助小麦幼苗培养系统,观察dsRNA喷洒后对小麦幼苗中直链淀粉含量的影响,以及淀粉相关基因的表达情况;进一步借助大田试验,分析dsRNA喷雾对小麦成熟籽粒中直链淀粉含量的影响;利用壳聚糖季铵盐包被的dsRNA,探究包材对dsRNA保护和对小麦成熟籽粒中直链淀粉含量的影响。【结果】成功构建了4个表达dsRNA的重组质粒pRNAi-TaSBE1—pRNAi-TaSBE4;优化后的发酵培养基使dsRNA的产量从26.54 mg·L-1提高至50.65 mg·L-1,相较于初始培养基提高了91%;dsRNA喷雾后干扰了目标基因的表达,其中,TaSBEIIb1片段在第7天的干扰效率最高,4个片段干扰后,TaSBEIIb的表达量平均降低47.73%;同时,TaSBEIIb的干扰也影响了淀粉合成通路中其他基因的表达,包括TaSSII、TaSSIV和TaSBEIIa1,分别在第3、7和3天影响效率最高,其表达水平分别平均降低54.53%、59.94%和47.64%;2023年田间试验表明,裸dsRNA喷洒使小麦籽粒直链淀粉含量在处理后7 d提升17.2%—36.5%,但在小麦成熟期效果衰减至0.2%—8.3%;2024年田间试验中,多次喷施裸dsRNA和壳聚糖季铵盐包被的dsRNA均能使小麦成熟籽粒中直链淀粉含量从27.72%提高至30.37%,相较于对照提升约10%。【结论】外源喷洒TaSBEIIbs-dsRNA具有提升淀粉中直链淀粉含量的作用。
李林燕, 张高阳, 冯先阳, 顾世龙, 黄烨楠, 孙忠科, 李成伟. 叶面喷施TaSBEIIbs-dsRNA提高小麦直链淀粉含量[J]. 中国农业科学, 2025, 58(22): 4557-4569.
LI LinYan, ZHANG GaoYang, FENG XianYang, GU ShiLong, HUANG YeNan, SUN ZhongKe, LI ChengWei. Foliar Spraying TaSBEIIbs-dsRNA to Increase Amylose Content in Wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(22): 4557-4569.
表1
试验所用引物"
| 引物名称 Names of primers | 引物序列 Primer of sequence (5′-3′) | 片段大小 Fragment size (bp) | 用途 Use |
|---|---|---|---|
| TaSBE1-F | ctagtctagaGACCTCCATGATGTATACCCACCA | 435 | 基因扩增 Gene amplification |
| TaSBE1-R | acgcgtcgacAGAGCCATGAAATCATACATATCCTT | ||
| TaSBE2-F | ctagtctagaATAATGGCAATCCAAGAG | 427 | |
| TaSBE2-R | acgcgtcgacCATGGTAGCTCCCTGTAA | ||
| TaSBE3-F | ctagtctagaGCGGTTACGAGAAGTTTG | 459 | |
| TaSBE3-R | acgcgtcgacGCACCTCATCCCGAAAGT | ||
| TaSBE4-F | ctagtctagaTCGGAGGTTCTGGATGGC | 422 | |
| TaSBE4-R | acgcgtcgaCATCCATGCCTCCTTTGTG | ||
| qSBEIIb1-F | CCAAGAGGCCCACAAGTA | 104 | qPCR |
| qSBEIIb1-R | AGAAATTCTGCATCACCC | ||
| qSSII-F | TTTATGGTGGAGACCGAACAG | 114 | qPCR |
| qSSII-R | CAAGATTTCCATCACCGTAGC | ||
| qSSIV-F | GGAAGCCCGAGGTCTGGAAA | 81 | qPCR |
| qSSIV-R | CGTACTGCGAAGCCGAGGTG | ||
| qSBEIIa1-F | ACTGCTGCCGCGATCCGG | 134 | qPCR |
| qSBEIIa1-R | CACCGTCAGGCACCAGGACC | ||
| GAPDH-F | CTGTTAGACTTGCGAAGCCA | 103 | qPCR |
| GAPDH-R | TCCTCATCAACGTAACCCAA |
图1
TaSBEIIb 4个基因片段的克隆和重组质粒的构建 A:目的基因扩增;B:重组质粒双酶切验证;C:dsRNA提取与双酶(DNase I和RNase A)消化验证;D:pRNAi-TaSBE1—pRNAi-TaSBE4 dsRNA表达载体图谱。M:DNA Marker;1:SBE1;2:SBE2;3:SBE3;4:SBE4;5:pRNAi-SBE1双酶切;6:pRNAi-SBE2双酶切;7:pRNAi-SBE3双酶切;8:pRNAi-SBE4双酶切;9:热裂解法获得dsTaSBE1;10:热裂解法获得dsTaSBE2;11:热裂解法获得dsTaSBE3;12:热裂解法获得dsTaSBE4;13:双酶消化后的dsTaSBE1;14:双酶消化后的dsTaSBE2;15:双酶消化后的dsTaSBE3;16:双酶消化后的dsTaSBE4"
图2
发酵培养基优化结果图 A:不同培养基中dsRNA的产量;B:不同浓度酵母粉发酵48 h的生长曲线;C:不同浓度酵母粉发酵48 h后细胞干重和dsRNA产量;D:不同浓度蛋白胨发酵48 h的生长曲线;E:不同浓度蛋白胨发酵48 h后细胞干重和dsRNA产量;F:不同浓度磷酸盐发酵48 h的生长曲线;G:不同浓度磷酸盐发酵48 h后细胞干重和dsRNA产量,“/”前数字表示K2HPO4的浓度,“/”后数字表示KH2PO4的浓度;H:不同浓度甘油发酵48 h的生长曲线;I:不同浓度甘油发酵48 h后细胞干重和dsRNA产量;J:培养基优化前后结果。不同小写字母表示在P<0.05水平差异显著。下同"
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