以腹切米突变体为材料解析粳米腹白形成的理化基础开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

研究意义

水稻是世界上最主要的粮食作物之一，是世界50 以上人口的主食^[1]。每年全球水稻种植面积超过 1500 万 hm²，总产量接近 6000 万吨^[2]。近年来，随着育种技术的发展和栽培技术的改善，水稻的产量取得了稳步的提升。随着社会经济的发展及人民生活水平的提高，对稻米的品质要求愈来愈高；尤其是加入 wto 以后，必须重视稻米的品质来提高稻米市场的竞争能力。然而，育种家未能足够重视水稻品质的改良，从而使得培育的品种品质欠佳^[3]。因此，为了更好的满足市场和消费者的需求，稻米品质改良的相关研究显得尤为迫切。

稻米品质由加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质组成。稻米外观品质好坏直接关系稻米商品性的好坏。垩白是评定稻米外观品质的重要指标，同时对稻米的外观品质(透明度、粒长、粒宽、长宽比等)、加工品质(糙米率、精米率、整精米率等)、蒸煮食味品质、营养品质(直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度、蛋白质含量等)都有一定影响 ^[4]。因此阐明水稻垩白的形成机理具有重要意义。近些年来，已有许多关于稻米垩白的研究报道，但由于垩白形成复杂，其代谢途径和调控机理仍有待进一步研究。本文拟通过阐述近年来水稻垩白性状的相关研究进展，希望对垩白性状的遗传改良及栽培调控有所助益。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标

本研究基于水稻腹切米突变体的灌浆动态籽粒进行系统的组学分析，从转录、翻译和代谢等多层次、多角度探查调控腹白形成的基因网络、代谢途径和调控因子，系统阐明腹白形成的代谢生理与分子调控机制。

研究内容

3. 研究的方法与方案

4. 研究创新点

（1）研究材料新颖，以本课题组创制的武育粳3号腹切米突变体dy1102为试验材料。2013年已收获m₆代种子，农艺性状基本稳定。dy1102具有高比例的腹切米，约占总粒数的80；其腹切米籽粒胚乳腹部具有一条自然形成的腹切线，且在籽粒发育早期形成（约花后5天）。在腹切米籽粒中，腹白仅在近胚端发生，且比例较高，且在稻穗中部一次枝梗上发生最为稳定（3年平均为83左右）。

（2）研究的是籽粒灌浆过程，是动态的过程。

（3）从转录组水平，深层次地从籽粒灌浆过程中腹切籽粒胚乳近、远胚端样品的转录组比较分析，初步构建腹白形成相关的基因网络，明确关键调控因子，在该方面研究中处于先进地位；

5. 研究计划与进展

研究工作将于2014年4月至2015年6月完成：

2014年4月- 7月，查阅相关资料，准备相关试验材料；种植试验材料，进行水稻生长季节的正常管理。

2014年8月-9月，开花期点颖，之后每隔五天取一次样。对样本处理，鲜样剥颖壳，进行形态学观察。分上下两部分，将籽粒灌浆过程中腹切籽粒胚乳近、远胚端样品送往公司进行转录组比较分析。