不同淀粉组分含量小麦品种灌浆过程中淀粉去分支酶的活性及类型

【目的】研究不同淀粉组分含量小麦品种灌浆过程中籽粒所含淀粉去分支酶的活性及类型,为研究其在小麦支链淀粉合成中的作用提供理论依据。【方法】利用非变性PAGE与HPLC技术,对糯麦1号、关东107、鲁麦21和济南16四个小麦品种灌浆过程中的淀粉去分支酶进行分析。【结果】在灌浆过程中,淀粉去分支酶的活性均呈单峰曲线变化,灌浆中期活性最大;淀粉去分支酶对底物支链淀粉均具有相似的酶解活性;对灌浆中期小麦淀粉去分支酶进行的纯化结果表明,小麦籽粒胚乳中也存在2种类型的淀粉去分支酶,一种是以极限糊精为特异性底物的极限糊精酶(Limit dextrinase),另一种是以支链淀粉为底物的异淀粉酶(Isoamylase)。【结论】虽然小麦淀粉组分含量不同,但所含的淀粉去分支酶却具有相似的活性变化,在体外对底物——支链淀粉也有相似的酶解活性。     

异源表达Hvsusiba2基因水稻的淀粉含量及相关酶谱分析

Hvsusiba2是一个来源于大麦的糖信号转录因子,它作用于淀粉合成途径的上游,是大麦淀粉合成途径的关键调控因子。本研究利用前期研究获得的转Hvsusiba2水稻纯合株系,探讨Hvsusiba2转录因子过表达对水稻淀粉合成的影响,并通过酶谱分析方法分析Hvsusiba2在水稻中的异源表达对支链淀粉合成同工酶的调控作用。结果显示:Hvsusiba2在水稻中的异源表达能够提高籽粒中总淀粉含量,增加淀粉含量达4.33%~9.22%,茎鞘的淀粉含量提高1倍,幼嫩种子发育过程中淀粉累积快速增加期为花后15d起。对该时期的支链淀粉合成酶同工酶分析提示异源表达Hvsusiba2是通过提高籽粒中淀粉分支酶中淀粉分支酶SBEIIb、淀粉分支酶SBEI、异淀粉酶Isoamylase以及淀粉酶Amylase的活性改变水稻的支链淀粉合成,但淀粉分支酶中SBEIIa的活性不受Hvsusiba2转录因子的调控。     

小麦籽粒淀粉合成酶基因表达、相应酶活性及淀粉积累三者的关系

为研究小麦籽粒淀粉形成的机制,以秦麦11为试验材料,对小麦籽粒灌浆期淀粉合成酶基因表达、相应酶活性及淀粉积累变化进行了研究。结果表明,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(AGPase)、束缚态淀粉合成酶基因(GBSSI)、可溶性淀粉合成酶基因(SSS)、淀粉分支酶基因(SBE)表达均呈单峰曲线变化,AGPase和SSS基因于花后12 d左右相对表达量最大,GBSSI和SBE基因于花后15 d左右相对表达量最大。4种淀粉合成酶活性变化趋势一致,花后25 d或30 d之前呈上升趋势,之后急剧下降。淀粉及其组分积累量随着灌浆的进行呈不断上升趋势。直、支链淀粉及总淀粉积累速率峰值在花后25 d或30 d。相关分析表明,AGPase、SSS、SBE基因在花后15 d相对表达量与相应酶活性间呈极显著正相关,而GBSS基因的相对表达量与GBSS活性间未检测到相关。暗示AGPase、SSS、SBE基因在籽粒淀粉合成过程中可能属于转录水平调控,而GBSSI基因可能属于转录后调控。4种淀粉合成酶活性与直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关,说明这几种酶对淀粉合成共同起作用。     

用反义RNA技术创造高直链淀粉玉米材料

 【目的】利用反义RNA技术调控玉米淀粉的生物合成过程,创造高直链淀粉玉米材料。【方法】克隆玉米淀粉分支酶(sbe2a)基因片段,以载体pWGLL为基础,构建高效反义表达载体,通过花粉管通道法将其导入玉米自交系铁7922中。【结果】获得了4株转基因株系,GFP表达检测、PCR扩增和Southern杂交结果表明,目的基因已整合到基因组中,且能够遗传。对4株转基因植株进行RT-PCR和淀粉分支酶活性检测,结果表明转反义sbe2a玉米淀粉分子酶基因的转录受到了明显抑制,淀粉分支酶活性明显低于野生型,相差最多的降低79.4%;直链淀粉含量也发生明显的变化,最高的提高了84.3%,且总淀粉含量与对照之间基本没有差异。【结论】采用反义RNA技术通过沉默内源sbe2a,可获得高直链淀粉含量的玉米材料。     

转淀粉分支酶反义基因（sbe2b）玉米直链淀粉含量的变异分析

以利用花粉管通道法转化玉米淀粉分支酶基因的反义表达载体的后代中的PCR阳性植株为试材,分析其直链淀粉含量的变异.结果表明:转基因玉米的淀粉分支酶活性有明显的下降,种子的直链淀粉含量比未转化对照有显著提高,T1代种子的直链淀粉含量提高幅度为2.2%～24.9%,最高含量达到了59.4%,表明外源基因的导入有效地抑制了淀粉分支酶基因的表达.转化的淀粉分支酶反义基因能稳定传递,T2代大部分株系的分离比率大致呈3:1,符合孟德尔分离规律;部分株系的分离比率接近于15:1,但卡平方测验不显著.     

木薯块根淀粉积累分子机制综述

该文综述了相关的淀粉合成机理以及调控木薯淀粉合成关键酶的生化特性基因调控研究进展,认为人们对木薯淀粉的生物合成机理、关键酶的生化特性与表达调控等方面有了很大的突破。     

玉米淀粉分支酶基因启动子的克隆及生物信息学分析

[目的]为了研究不同淀粉含量的启动子之间是否有差异及对直链淀粉合成途径是否有影响.[方法]以常规玉米叶片基因组DNA为模板,利用NCBI网站公布的高直链玉米淀粉分支酶基因(Zea mays starch branching enzyme IIb,SBEIIb)序列设计引物,通过PCR反应扩增出常规玉米淀粉分支酶基因的启动子序列,将该扩增片段与T载体连接后测序,并与高直链玉米淀粉分支酶基因启动子的序列进行比较分析.[结果]结果表明:玉米淀粉分支酶基因启动子与公布的启动子序列同源性高达99.3%,序列差异Pi值为0.007 16,该差异主要是SNP(单核苷酸多态性)和Indel(插入/缺失)造成的,推测该差异可能会影响到淀粉分支酶基因的表达,是造成玉米直链淀粉含量差异的因素之一.[结论]该研究为深入了解玉米直链淀粉合成机理提供了重要依据.     

弱筋小麦扬麦15籽粒淀粉合成对氮肥运筹的响应

为研究弱筋小麦籽粒淀粉形成的机制,以弱筋小麦扬麦15为试验材料,研究籽粒淀粉合成对氮肥运筹的响应.结果表明:在不同的施氮量水平下,追施氮肥适当前移,籽粒淀粉合成酶基因[腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因(AG-Pase1)、束缚态淀粉合成酶基因(GBSSI)、可溶性淀粉合成酶基因(SSSIII)、淀粉分支酶基因(SBEI)...     

不同糯性高粱胚乳淀粉形成与积累过程的酶学调控机制及显微结构变化

【目的】高粱是酿造白酒和食醋的主要原料,其淀粉组成和结构是影响高粱酿造品质的主要指标。通过研究淀粉积累过程中相关酶活性和淀粉粒超微结构的变化动态,解析高粱淀粉合成与积累的酶学调控机制,了解不同糯性高粱胚乳淀粉的超微结构特点,以期为酿造高粱的优质育种和栽培技术研究提供理论依据。【方法】以辽粘3号、辽杂19和辽杂10号3种不同糯性的高粱品种籽粒为研究对象,利用酶学及扫描电镜技术检测淀粉积累过程中相关酶活性的变化,观测淀粉积累过程中淀粉粒的形成过程及结构特征,利用相关分析研究淀粉合成过程中相关合成酶类的调控作用。【结果】淀粉合成过程中,不同胚乳类型高粱的尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UDPG）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPG）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、结合态淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）、淀粉去分支酶（DBE）活性均呈单峰曲线变化趋势;糯高粱结合态淀粉合成酶（GBSS）活性呈单峰曲线变化趋势,粳高粱、半粳半糯高粱则表现双峰曲线变化趋势。UDPG、ADPG、SSS活性与直链淀粉、支链淀粉积累速率显著正相关,SBE、DBE活性与支链淀粉积累速率呈显著正相关,GBSS活性与粳高粱、半粳半糯高粱直链淀粉积累速率呈显著正相关,与糯高粱直链淀粉积累速率表现正相关的趋势,但相关不显著。不同胚乳类型高粱淀粉粒的充实过程表现相似变化趋势,在开花后的14—35 d充实较快。糯高粱的淀粉粒较小,直径在10 μm以内,内部有圆孔型或楔形空洞。粳高粱淀粉粒较大,呈不规则球形,内部空洞极少。半粳半糯型高粱淀粉粒粒径分布较广,多数分布楔形或星形空洞,少部分无空洞。【结论】UDPG、ADPG、SSS是调控淀粉合成的关键酶,GBSS、SBE、DBE是调控淀粉组分比例的关键酶,SBE、DBE活性高是糯高粱支链淀粉含量高的主要原因,不同淀粉组分比例可能是影响淀粉粒结构的主要因素。     

小麦淀粉合成酶研究进展

针对目前有关淀粉理化特性方面的研究相对落后的状况,对相关文献进行分析。首先分析小麦籽粒淀粉需要的几种关键酶:ADP-葡萄糖、淀粉合成酶、淀粉分支酶和淀粉脱分支酶,其次对国内外小麦淀粉合成酶研究方面的进展进行了综述。     

普鲁兰酶基因工程研究进展

普鲁兰酶是一类淀粉脱支酶,能够专一性地切开支链淀粉分支中的α-1,6-糖苷键,形成直链淀粉。普鲁兰酶能够与其他淀粉酶协同作用,主要应用在以淀粉为原料的食品加工中,大规模地提高了淀粉的利用率和生产效率。目前已获得的普鲁兰酶在大肠杆菌、芽胞杆菌以及毕赤酵母表达系统中均实现了表达,然而其表达水平难以满足工业生产的需要。着重从普鲁兰酶的异源表达及优化、酶蛋白分子改良方面对近几年普鲁兰酶最新的研究进展进行了综述,为寻找更有效提高表达量的途径提供理论基础。     

启动子及信号肽筛选提高普鲁兰酶在地衣芽孢杆菌中的表达

普鲁兰酶(pullulanase)是一种淀粉脱支酶,在淀粉糖化加工等工业生产中具有重要的应用价值。选用地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis) BL10作为表达宿主,为了提高其中的普鲁兰酶产量,对来自枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 168和地衣芽孢杆菌BL10中的15种不同信号肽以及4种不同启动子进行筛选,构建了不同的重组工程菌株,最终发现在以P43为启动子、apr为信号肽的条件下,上清液中普鲁兰酶的表达量最高,酶活可达12 U/m L,且测得其最适反应温度为60℃,最适p H为4.5。结果表明通过对启动子及信号肽进行筛选是提高重组工程菌株中目的蛋白表达量的一种有效手段。     

Starch Accumulation and Enzyme Activities Associated with Starch Synthesis in Maize Kernels

The filling rate and the starch accumulation in developing maize kernel were analyzed. The changes of enzyme activities associated with sucrose metabolism and starch biosynthesis were investigated. The purpose is to discuss the enzymatic mechanisms responsible for starch synthesis. Two types of maize cultivars （Zea mays）, high starch maize （Feiyu 3） and normal maize （Yuyu 22）, were grown in a corn field. The factors involved in starch synthesis were performed during the growth period. The kernel filling rate, the sucrose content, the starch accumulating rates and the activities of SS （sucrose synthase）, GBSS （granule-bound starch synthase）, SBE （starch branching enzyme） of Feiyu 3, which has high starch content, were significantly higher than those of Yuyu 22, which has low starch content, after 10 DAP （days after pollination）. Correlation analysis indicated that ADPGPPase （ADP-glucose pyrophosphorylase） and DBE （starch debranching enzyme） were not correlated with the starch accumulating rates and the kernel filling rate, but the SS activity at the middle and late period were highly significantly correlated with the starch accumulating rates and the kernel filling rate. The GBSS activity was highly significantly correlated with the amylose accumulating rate, but not correlated with the kernel filling rate. The SBE activity was highly significantly correlated with the amylopectin accumulating rate and the kernel filling rate. It was not ADPGPPase and DBE, but SS was the rate-limiting factor of starch biosynthesis in developing maize kernels. GBSS had an important effect on amylose accumulation, and SBE had a significant effect on amylopectin accumulation.     

玉米籽粒淀粉积累及相关酶活性分析

【目的】分析玉米籽粒发育过程中灌浆速率、蔗糖代谢、淀粉积累及相关酶活性的变化,了解玉米籽粒淀粉积累的控制机理。【方法】以高淀粉玉米（费玉3号）和普通玉米（豫玉22）为材料,进行大田试验,采用比色法测定蔗糖含量,采用双波长法测定淀粉及其组分含量的变化动态,参照Douglas等的方法测定蔗糖合成酶（SS）活性,参照Nakamura等的方法测定腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPGPPase）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）、淀粉分支酶（SBE）和去分支酶（DBE）的活性。【结果】灌浆速率、蔗糖含量、淀粉积累速率及SS、GBSS、SBE活性的高低均存在明显的基因型差异,授粉后10 d后,费玉3号上述指标均高于豫玉22。相关性分析表明,灌浆中后期SS活性与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率均呈（极）显著正相关;ADPGPPase、DBE活性与淀粉积累速率和籽粒灌浆速率的相关性未达到显著水平;GBSS活性与直链淀粉积累速率呈极显著正相关,与籽粒灌浆速率相关性不显著;SBE活性与支链淀粉积累速率和籽粒灌浆速率呈极显著正相关。【结论】ADPGPPase和DBE不是影响玉米籽粒中淀粉积累的关键酶;SS是淀粉积累的限速因子;GBSS对直链淀粉积累起重要的调节作用;SBE对支链淀粉积累起关键作用。     

微生物脱支酶研究进展

回顾了微生物来源的脱支酶的研究历史,重点介绍普鲁兰酶、异普鲁兰酶、异淀粉酶和新普鲁兰酶的特点和区别,以及其在国内、外的研究进展,并对其应用进行概述和展望。     

一株普鲁兰酶产生菌的分离鉴定及发酵条件的优化

普鲁兰酶是一类淀粉分支酶,在淀粉加工等行业有着广泛的应用。利用平板涂布法从淀粉加工厂附近土壤中分离到一株产普鲁兰酶的细菌H4,通过形态学、生理生化试验及16S rDNA分类鉴定,确定该细菌为一株微小杆菌(Exiguobacterium sp. H4)。对该菌株培养基成分及产酶条件进行了优化,即2%土豆淀粉,1%蛋白胨,0.5%牛肉膏,0.1% KH2PO4,0.05% MgSO4·7H2O和0.0001% FeSO4,初始pH 7.0,发酵温度37℃,摇床转数200 r/min,发酵72 h后胞外产生普鲁兰酶的活力可达6.35 U/mL,比复筛的产量3.02 U/mL提高了110.2%。     

The effect of amylose on kernel phenotypic characteristics,starch-related gene expression and amylose inheritance in naturally mutated high-amylose maize

High-amylose maize starch has great potential for widespread industrial use due to its ability to form strong gels and film and in the food processing field, thus serving as a resistant starch source. However, there is still a substantial shortage of high-amylose maize due to the limitation of natural germplasm resources, although the well-known amylose extender(ae) gene mutants have been found to produce high-amylose maize lines since 1948. In this context, high-amylose maize lines(13 inbreds and 18 hybrids) originating from a natural amylose mutant in our testing field were utilized to study the correlation between amylose content(AC) and phenotypic traits(kernel morphology and endosperm glossiness), grain filling characteristics, gene expression, and amylose inheritance. Our results showed that AC was negatively correlated with total starch content but was not correlated with grain phenotypes, such as kernel fullness, kernel morphology and endosperm glossiness. Maize lines with higher amylose had a greater grain filling rate than that of the control(B73) during the first 20 days after pollination(DAP). Both starch debranching enzyme(DBE) groups and starch branching enzyme IIb(SBEIIb) groups showed a greater abundance in the control(B73) than in the high-amylose maize lines. Male parents directly predicted AC of F_1, which was moderately positively correlated with the F_2 generation.     

普鲁兰酶的研究进展

普鲁兰酶,是能够专一性切开支链淀粉中分支点处α-1,6-糖苷键的一种脱支酶,它在以淀粉为原料的食品工业中有着重要的应用。通过对该领域研究成果的整理,对产普鲁兰酶的微生物选育、酶的分离纯化、酶学性质特点、酶的应用等方面进行了综述。     

跃变型果实贮藏淀粉降解研究进展

果实生长发育及成熟过程中伴随一系列的生理生化变化,其中淀粉降解为可溶性糖是跃变型果实 最主要转变之一。在果实未启动成熟前,淀粉作为贮藏能量物质保存在组织细胞中。进入果实发育后期,在成 熟启动因子的作用下,淀粉被降解,转化成可溶性糖,使鲜食水果的可溶性固形物急剧增加,从不适宜食用状 态转为可食用状态,这个过程涉及大量转录因子变化、关键酶转录以及基因翻译后的蛋白水平的修饰等。对 4 种常见高淀粉水果中淀粉降解的研究现状进行综述,介绍淀粉降解参与的酶基因及其存在的调控因子,以了解 果实成熟过程中淀粉降解的特点,为今后果实淀粉代谢基础研究提供理论依据和研究方向。