植物淀粉分支酶基因的研究进展

淀粉分支酶(Starch branching enzyme,SBE)是直接参与淀粉生物合成的关键酶,它催化α-1,6糖苷键分支点形成支链淀粉.本文综述了SBE基因的分类、结构、同种型的功能、各同种型在不同组织和不同生育时期的表达特异性以及它们不同的功能、基因表达与淀粉合成的关系、SBE的应用等方面的研究进展,旨在为利用基因工程技术调控植物淀粉的含量与特性提供相关信息.     

淀粉含量不同的两类小麦品种籽粒淀粉积累及关键酶活性的变化

为给新疆小麦品质育种提供理论依据,在新疆灌溉农业条件下,选用淀粉含量差异较大的普通小麦品种新春24、E28（高淀粉含量组）和宁春16、安农9912（低淀粉含量组）为材料,测定了籽粒灌浆过程中总淀粉及淀粉组分的含量,同时测定了籽粒束缚态淀粉合成酶（granule bound starch synthase,GBSS）、可溶性淀粉合成酶（soluble starch synthase,SSS）、淀粉分支酶（starch branching enzyme,SBE）和淀粉去分支酶（starch debranching enzyme,DBE）等相关酶的活性,并对其在籽粒灌浆过程中的变化及淀粉积累特征进行了相关分析。结果表明,高淀粉含量和低淀粉含量的小麦品种在籽粒淀粉积累量和积累速率上均存在明显的基因型差异。Logistic 方程拟合淀粉积累过程发现,支、直链淀粉最终积累量取决于积累启动时间的早晚和积累速率的大小,而最大积累速率出现时间的早晚对其调节作用较小。不同类型籽粒中的GBSS、SSS、SBE和DBE酶活性变化均呈现单峰曲线,峰值出现在花后12~24 d不等。4个品种的GBSS酶活性均与直链淀粉的积累速率呈极显著正相关,与总淀粉的积累速率达到显著或极显著正相关,但与支链淀粉积累速率的相关不显著。SBE和SSS酶活性与总淀粉的积累速率和支链淀粉的积累速率呈显著或极显著正相关,而与直链淀粉积累速率的相关不显著。DBE活性与淀粉积累速率的相关性不显著。淀粉合成关键酶活性间的相关性分析表明,高淀粉含量的品种DBE活性与SSS、GBSS和SBE相关达到显著或极显著水平,它们之间可能存在着协同作用。     

调控木薯淀粉合成的干涉载体构建及转化木薯的研究

为了调控木薯块根淀粉含量与组成,以甘薯块根特异表达Sporamin A启动子驱动构建了腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶AGPase小亚基(ADP-glucose pyrophosphorylase small subunit 1,AGPase SU1)、可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase 1,SSS1)、颗粒性淀粉合成酶(granule-bound starch synthase 1,GBSS1)的干涉载体,通过农杆菌介导法转化木薯SC205的胚性愈伤,获得了转化再生株系。酶切鉴定及测序表明,构建的上述3个调控木薯块根淀粉合成的干涉载体构建正确,对获得的转化再生株系用潮霉素筛选及潮霉素抗性基因HPT的引物进行扩增,部分株系有阳性扩增条带,初步说明本研究获得了以调控木薯块根淀粉含量与组成的转基因木薯SC205株系。     

玉米淀粉合成酶Ⅰ研究进展

玉米淀粉合成酶活性主要来源于玉米淀粉合成酶Ⅰ(zea mays,starch synthaseⅠ,zSSⅠ)。zSSⅠ催化合成6～15dp的短链葡聚糖,并可能在淀粉合成的起始中起作用。介绍了zSSⅠ结构、生物特性、表达以及SBE对zSSⅠ生物功能的影响等。     

木薯淀粉分支酶基因双价块根特异性反义表达载体的构建

淀粉分支酶(starch branthing enzyme,SBE)是高等植物淀粉生物合成的关键酶之一,包括分支酶I(SBEI)和分支酶II(SBEII)两种类型,调控着支链淀粉的合成.利用DNA重组技术,将这两种分支酶反义基因片段构建在一个植物表达载体中,形成双价反义表达载体p1301-SBEII-Spo-SBEI,其中SBEI反义基因置于CaMV35S启动子之后,SBEI反义基因置于块根特异型启动子.Sporamin之后,两者具有各自的Nos终止子.通过反复冻融法,将双价表达载体转入农杆菌EHA105,并采用PCR技术对所构建的农杆菌工程菌株进行了鉴定分析.     

禾本科作物籽粒淀粉化学组分及生物合成研究进展

综述了禾本科作物籽粒淀粉化学组成及其生物合成的基本原理.籽粒淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成,直链淀粉合成主要受二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶( AGPP)、直链淀粉合成酶(GBSS)和淀粉去分支酶(DBE)共同作用,而支链淀粉除受以上酶的催化外还受淀粉分支酶(SBE)的影响.     

面条品质不同的小麦品种籽粒淀粉特性及淀粉合成的差异

为给小麦面条品质改良提供理论依据,以4个携带全部3个Wx蛋白亚基的普通小麦品种为试材,检测其籽粒灌浆期淀粉合成关键酶活性的动态变化,并对籽粒淀粉理化特性和面条加工品质进行比较.结果表明,籽粒灌浆过程中,济麦19和济麦20 的淀粉粒束缚淀粉合成酶(GBSS)活性明显较低,而参与支链淀粉合成的关键酶如ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性差异不明显,最终其籽粒直链淀粉含量显著低于鲁麦14和鲁麦21,面粉膨胀势、糊化峰值粘度和崩解值较高,面条加工品质优良.淀粉合成关键酶活性与直、支链淀粉增长速率显著相关,说明遗传背景不同是造成淀粉合成和最终加工品质差异的重要原因.不同淀粉合成关键酶活性之间密切相关,说明参与淀粉合成的酶是相互影响、共同作用的;直、支链淀粉增长速率高度相关,说明二者的合成是相互制约、同步进行的.携带全部3个Wx蛋白亚基的普通小麦品种的GBSS活性可以存在显著差异,从而形成不同的淀粉理化特性和面条加工品质,因此完全有可能在不缺失Wx蛋白的普通小麦中选育出优质面条品种.参与淀粉合成的关键酶是相互影响的,单独改变一种或几种淀粉合成关键酶的表达或活性,可能对淀粉品质的遗传改良作用较小.     

木薯内源ABA含量与块根淀粉积累关系研究

以淀粉含量不同的木薯品种‘辐选01’和‘华南124’为材料,通过测定木薯内源脱落酸(ABA)含量、淀粉积累过程中的关键酶活性以及淀粉积累量,探讨ABA含量与块根淀粉积累的关系。结果表明:不同淀粉含量的木薯品种其内源ABA含量存在差异,尤其在生育后期表现尤为明显;淀粉含量高的品种叶片、茎秆和块根的ABA含量、块根腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPpase)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)及淀粉分支酶(SBE)的活性高于淀粉含量低的品种;结果表明,叶片ABA含量与块根的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)及淀粉分支酶(SBE)活性呈极显著正相关,与蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性呈显著正相关。茎秆ABA与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPpase)呈显著正相关,与可溶性淀粉合成酶(SSS)以及淀粉分支酶(SBE)的活性呈极显著正相关;块根ABA含量与块根腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPpase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)活性呈极显著正相关,与蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性呈现正相关,与块根淀粉分支酶(SBE)活性呈极显著负相关。茎叶、块根ABA含量与块根淀粉积累均呈现极显著正相关。可见,木薯内源ABA在块根淀粉积累中有重要调节作用。本研究为高产、高淀粉木薯品种的选育与栽培提供理论支持和实践指导。      

高直链淀粉玉米和普通玉米子粒发育过程中与淀粉合成相关酶活性的比较

对高直链淀粉玉米和普通玉米子粒发育过程中与淀粉合成相关酶活性的变化动态进行了比较研究。结果表明,高直链淀粉玉米子粒发育过程中,束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性高于普通玉米,可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性低于普通玉米。高直链淀粉玉米总淀粉积累量少、直链淀粉比例大是SSS、GBSS和SBE综合作用的结果。     

灌浆结实期弱光对水稻籽粒淀粉积累及相关酶活性的影响

 选用IR72（籼稻）和日本晴（粳稻）为材料，在开花后进行遮光处理，对弱光条件下籽粒淀粉和直链淀粉含量的动态变化及相关酶的活性进行了研究。在弱光条件下，两品种籽粒的淀粉含量减少，直链淀粉含量下降，蔗糖含量降低，ADPG焦磷酸化酶活性的变化较小，可溶性淀粉合成酶和颗粒结合型淀粉合成酶活性减弱，可溶性淀粉分支酶Q酶和颗粒结合型淀粉分支酶活性增强，淀粉去分支酶活性因品种而异，IR72表现为减弱，日本晴则为增强。相关分析表明，遮光下蔗糖输入量的减少量和淀粉合成量的下降量呈显著正相关；ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶活性与淀粉积累速率呈显著正相关。分析指出，遮光下淀粉合成酶活性的降低与淀粉合成量的下降有关，淀粉分支酶活性的升高是直链淀粉占淀粉总量的比率减少的重要原因。