水稻SSIIa等位基因与淀粉合成相关基因互作调控淀粉生物合成的分子机制研究

为解决水稻淀粉结构与功能特性受多基因互作调控的机制问题，研究人员通过构建含不同SSIIa、Wxa/b和BEIIb等位基因组合的籼稻重组自交系，系统解析了SSIIaTT/GC在Wx×BEIIb遗传背景下的特异性作用。研究发现SSIIaTT通过增强直链淀粉合成降低糊化焓，并通过与BEIIb互作调控支链淀粉B1链比例，为淀粉生物修饰和稻米品质改良提供了新理论依据。

　　

研究背景与科学问题
淀粉作为稻米胚乳的主要成分，其结构特性直接决定食味品质和消化性能。尽管已知可溶性淀粉合成酶IIa（SSIIa）和蜡质基因（Wx）分别调控糊化温度（GT）和直链淀粉含量（AC），但二者与其他淀粉合成相关基因（如分支酶IIb/BEIIb）的互作机制仍不明确。尤其当SSIIa存在GC/TT单核苷酸多态性（SNP）时，其功能是否受Wx^a（高AC）或Wx^b（低AC）等位基因背景影响，以及如何补偿be2b突变导致的支链淀粉合成缺陷，成为淀粉生物合成领域的核心问题。

研究设计与方法
浙江省自然科学基金资助的研究团队以籼稻品种扬稻6号（9311，Wx^b/BEIIb/SSIIa^TT）与BP577（Wx^a/be2b/SSIIa^GC）杂交构建重组自交系（RILs），通过分子标记筛选出12个含不同等位基因组合的株系（BY01-BY12）。采用差示扫描量热法测定糊化特性，凝胶渗透色谱分析淀粉链长分布，X射线衍射评估结晶结构，并结合酶活性检测揭示基因互作机制。

关键研究发现

1. Wx与SSIIa的遗传互作
   在Wx^a/BEIIb背景下，SSIIa^TT通过促进直链淀粉中长链（DP≥12）合成，显著降低糊化焓（ΔH），而SSIIa^GC的GT提升效应在be2b背景下被削弱。

2. SSIIa对支链淀粉链长的调控
   SSIIa^TT×BEIIb互作使支链淀粉B1链（DP 12-24）增加23%，同时减少B3链（DP≥25），有效补偿be2b突变导致的短链缺陷。

3. 晶体结构重塑
   Wx^a/SSIIa^GC/be2b组合使淀粉相对结晶度提升15%，这与A链（DP 6-11）比例增加导致的晶体排列优化相关。

结论与意义
该研究首次阐明SSIIa等位基因通过遗传背景依赖性方式调控淀粉分子架构：在Wx^a背景下增强直链淀粉延伸，在be2b背景下重构支链淀粉分支模式。发表于《Carbohydrate Polymers》的成果为设计低GI（血糖生成指数）水稻品种提供了分子靶点，例如通过SSIIa^TT/Wx^a组合实现缓慢消解特性，或利用SSIIa^GC/be2b组合开发高抗性淀粉材料。作者Yaqi Hu等强调，未来可基于CRISPR-Cas9技术精准编辑SSIIa exon8的SNP位点，实现淀粉特性的定向改良。