马铃薯淀粉和玉米淀粉的特性及其应用比较

1　前　言淀粉是由许多葡萄糖分子脱水聚合而成的一种高分子碳水化合物 ,组成的元素有碳 4 4 4 %、氢6 2 %和氧 4 9 4 %。其分子式为 (Ｃ6 Ｈ10 Ｏ5) ｎ,其中ｎ为不定数 ,一般在 10 0～ 30 0 0 0 0 0之间。淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉的ｎ值为10 0～ 6 0 0 0之间 ,一般为 30 0～ 80 0 ,直链淀粉有较强的凝沉性能 ;支链淀粉是近似珠形的庞大分子 ,其ｎ值在 10 0 0～～ 30 0 0 0 0 0之间 ,一般在 6 0 0 0以上 ,平均分子量约为 10 0 0 0 0 0。支链淀粉是天然高分子化合物中最大的一种 ,支链淀粉的一些性质与直链淀粉存在很大差别 …     

高压诱变小麦突变体籽粒淀粉积累的动态变化

为了解高压诱变小麦突变体籽粒灌浆过程中的淀粉积累特性,以未经高压处理的偃展4110纯系为对照,对经过高压诱变处理(120MPa,8h)获得的偃展4110突变株系高压2、高压3、高压5、高压9和高压11的籽粒形成过程中淀粉含量的动态变化进行了分析。结果表明,突变株系籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量均呈"S"型曲线变化;总淀粉、直链淀粉、支链淀粉积累速率表现为"抛物线"型曲线变化,花后15~20d为籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量增加最快的时期;高压2、高压5的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量高于对照,高压9低于对照;成熟期高压2和高压9的总淀粉含量分别为80.99%和73.05%,与对照(77.38%)差异显著(P0.05),说明高压诱变对淀粉积累有影响。不同样品之间总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量变化速率存在显著差异(P0.05),对照的总淀粉、支链淀粉峰值速率高于其他突变株系;高压2和高压5的直链淀粉峰值速率明显高于对照。     

粳稻杂种后代胚乳可溶性淀粉合成酶及同工型基因表达特性分析

以籽粒直链淀粉含量为选择指标,从东农423×藤系180F2代起连续定向选择培育成的籽粒直链淀粉含量有显著差异的F10后代东农1006(直链淀粉含量为18.82%)、东农1012(直链淀粉含量为7.70%),同样,从系选1号×通769后代中选出东农1001(直链淀粉含量为17.51%)、东农1024(直链淀粉含量为7.40%)比较分析了灌浆过程中籽粒直链淀粉含量和可溶性淀粉合成酶活性及同工型基因表达量等变化特征。结果表明,灌浆不同时期籽粒直链淀粉含量低的后代及亲本直链淀粉量始终低于直链淀粉含量高的后代及亲本;成熟期籽粒直链淀粉含量低的亲本和后代籽粒支链淀粉含量均显著高于籽粒直链淀粉含量高的亲本和后代,抽穗后10d、17d、24d的籽粒直链淀粉含量与支链淀粉含量间均呈负相关,但相关未达显著水平;抽穗后10d、17d、24d的可溶性淀粉合成酶活性与籽粒直链淀粉含量的相关系数分别为0.8115**,-0.7554*,-0.5957,与支链淀粉含量的相关系数分别为-0.0694,0.5453,-0.0207;在灌浆过程中亲本及后代的胚乳OsSSSⅠ、OsSSSⅡ-1、OsSSSⅡ-3、OsSSSⅢ-1和OsSSSⅢ-2基因随籽粒灌浆进程其mRNA转录表达量逐渐增加,达到峰值后又逐渐下降,呈单峰曲线变化;而OsSSSⅢ-2和OsSSSⅣ-2基因mRNA转录表达量在灌浆各时期都比其他基因大;灌浆不同时期直链淀粉含量高的后代与高亲相比、直链淀粉含量低的后代与低亲相比,既有转录表达量增加的基因,也有降低的基因;可溶性淀粉合成酶活性与OsSSSⅠ、OsSSSⅡ-3、OsSSSⅢ-2的mRNA转录表达量正相关,相关达显著水平;与OsSSSⅡ-1、OsSSSⅣ-2的mRNA转录表达量正相关,但相关未达显著水平,与OsSSSⅢ-1的mRNA转录表达量呈负相关,但相关未达显著水平。     

糯玉米自交系丹N988的选育

糯玉米（waxycorn）是普通玉米发生基因的隐性突变，由WX突变为WX而形成的一个特殊玉米类型。WX基因位于第9染色体的第59座位点上。糯玉米也称为蜡质玉米，子粒的胚乳是由100％的支链淀粉组成。糯玉米育种与生产进入20世纪90年代后发展迅速，糯玉米WX基因的遗传功能及广泛的用途受到重视与应用。     

高直链淀粉突变体Goamy2的淀粉糊化特性及淀粉结构分析

以高直链淀粉及突变体材料Goamy2及其野生型亲本Ilpumbyeo米粉为材料,比较了它们在理化性质和糊化特性上的差别,并通过体积排阻色谱(Size Exclusion Chromatography,SEC)分析其水溶性和不溶性淀粉组成结构差别。从冷水溶性成分来看,Goamy2主要以小分子DP141～DP2(DP为聚合度)为主,而Ilpumbyeo中带分支的链DP4100～DP64也就是相对大分子所占的比例较高,达到33.3%。从热水溶性淀粉成分来看,突变体Goamy2直链淀粉和支链淀粉的比例大致为4∶1,而Ilpumbyeo直链淀粉和支链淀粉比例大致为1∶1。至于两个材料的热水溶性支链淀粉链长分布,长短链比例差别较大,Goamy2长短链比率为0.67,而Ilpumbyeo为0.32。从热水不溶性成分来看,两个材料均以支链淀粉为主,直链淀粉所占的比例很低,均不到5%。热水不溶性支链成分的链长分布中,野生型亲本Ilpumbyeo以短链为主,短链所占的比例高达72.5%,而突变体Goamy2短链和长链几乎各占一半。     

玉米淀粉QTL定位分析

试验以5M017和5D07为父、母本杂交组配的110株F_2代分离群体为试材,筛选68对多态性较好的SSR引物构建遗传图谱,覆盖1 607.7 cM,平均遗传距离23.64 cM。用完备复合区间作图法(ICIM)对玉米淀粉(总淀粉、直链淀粉、支链淀粉)含量进行QTL分析。结果表明,共检测到17个与玉米淀粉含量有关的QTL,其中,10个与总淀粉含量有关,分布在除第4以外的染色体上,有8个位点加性效应为负值,总淀粉含量增效基因主要来自父本;与直链淀粉含量有关的QTL有5个,分别位于第2、3、6、8、10染色体上,4个位点加性效应为正值直链淀粉增效基因多数来自母本;与支链淀粉含量有关的QTL有2个,位于第3、10染色体上,均表现遗传负效应。位于第10染色体标记区间phi059-umc1432检测到3种淀粉含量相关QTL。     

水稻品种Basmati 370和Koshihikari 抗性淀粉颗粒RS2的研究

 以一个优质籼稻品种 Basmati 370 和一个优质粳稻品种 Koshihikari （越光）为材料,研究了抗性淀粉颗粒RS2的来源和链长分布情况。结果表明,两个品种RS2的主要来源均为直链淀粉,体积排阻色谱SEC的分析结果表明这部分直链淀粉不仅包括真正的直链淀粉,还包括了带分支的直链淀粉和带长分支链的支链淀粉。对抗性淀粉颗粒RS2的支链链长分析表明,2个品种长链(聚合度＞36)所占的比例均大于26%。     

利用VIGS技术初步验证WSR1基因功能的研究

为进一步了解小麦淀粉合成酶转录因子对淀粉合成的影响,以水稻 RSR1基因为探针,首先利用同源克隆技术和RACE技术获得了小麦 WSR1基因的全长cDNA;生物信息学分析表明,该基因含有AP2保守结构域。随后,以大麦条纹花叶病毒(BSMV)为载体,八氢番茄红素脱氢酶(PDS)基因为指示基因,利用VIGS技术和qRT-PCR技术对 WSR1基因的功能进行研究。结果表明,在接种5 d后, WSR1基因的相对表达量下降到50%, 25 d后下降到12%; WSR1基因沉默后的冀麦325籽粒内支链淀粉、总淀粉和抗性淀粉含量均较对照显著增加;直链淀粉含量、千粒重较对照极显著增加。以上结果表明 WSR1基因负向调控小麦的淀粉合成。     

大麦籽粒淀粉含量的主基因+多基因遗传模型分析

为了解大麦籽粒淀粉含量的遗传规律,以Noso Nijo×泰兴9425杂种F1花药培养的191个DH系及其亲本为材料,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析大麦籽粒淀粉含量的遗传规律。结果表明,2010和2012年大麦直链淀粉含量分别符合两对连锁抑制作用主基因模型(B-2-9)和两对连锁互补作用主基因+加性多基因遗传模型(E-2-7),支链淀粉含量分别符合两对抑制作用主基因+加性多基因遗传模型(E-1-9)和两对连锁显性-上位性作用主基因+加性多基因遗传模型(E-2-4),支/直比均符合两对抑制作用主基因模型(B-1-9),总淀粉含量均符合三对等比例加性作用主基因+加性多基因遗传模型(G-2)。     

双波长法测定木薯的直链和支链淀粉含量

直链淀粉和支链淀粉含量及其比例是木薯淀粉品质的重要指标。采用双波长法对30个木薯株系的直、支链淀粉的含量进行了测定,根据碘分别与直链和支链淀粉反应生成复合物的吸收光谱,我们最后确定了直链淀粉的和支链淀粉的参比波长和测定波长分别是609和469.5 nm、542和721 nm。根据回归方程得到了30个木薯株系的直链淀粉和支链淀粉的含量。本实验中用于测定木薯的直链淀粉浓度在0~26μg/m L,支链淀粉浓度在0~100μg/m L范围内符合比耳定律。结果表明:SC8不同株系的直链淀粉含量变化范围:14.879%~21.905%,支链淀粉含量变化范围:47.864%~56.955%;SC6不同株系的直链淀粉含量变化范围:15.494%~24.726%,支链淀粉含量变化范围44.292%~57.465%。该方法准确性高、重复性好、效率高,工作量小,适于批量木薯样品分析。     

CRISPR/Cas9系统编辑水稻Wx基因

【目的】 直链淀粉含量与稻米品质密切相关。Wx基因是控制水稻直链淀粉合成的主效基因,通过对Wx基因定点编辑以获得稳定遗传、直链淀粉含量适宜的突变体。【方法】 构建CRISPR/Cas9表达载体pGK03-Wx-gRNA (靶点1和2分别在Wx基因第1和第2外显子),利用工程菌EHA105遗传转化超级稻楚粳27,潮霉素筛选获得转化株系,对转化株系及其后代进行分子检测、测序、基因表达和遗传稳定性分析以及直链淀粉含量测定。【结果】 获得9个独立的T₀代转化株系,靶点1(L1~L5) 5个株系,突变频率100%,靶点2(L6~L9) 4个株系,突变频率75%。由T₀代突变体衍生出T₁和T₂代株系,测序发现T₀、T₁和T₂代株系出现缺失(单、双、多碱基缺失)和单碱基插入两种突变类型;T₀至T₁代部分株系(L1、L2、L3和L6)发生再编辑,T₁至T₂代遗传稳定。与野生型相比,突变株系RNA水平Wx基因表达量显著下降(P<0.01),稻米直链淀粉含量显著降低(P<0.01),从17.5%降到1.93%。【结论】 利用CRISPR/Cas9系统成功编辑水稻Wx基因,获得了稳定遗传、低直链淀粉含量的突变体,为稻米品质改良提供了材料。     

合系4号5个低直链淀粉突变体的遗传分析

 对粳稻品种合系4号诱变产生的5个低直链淀粉突变体YM1、YM2、P152、P153、P154进行了遗传分析。这5个低直链淀粉突变体的低直链淀粉含量均受一对隐性基因控制,并具等位性,且与wx位点不等位。直链淀粉含量较高的YM1（10.50%)与其他4个低直链淀粉含量突变体杂交F2存在着由一对等位基因控制的分离现象,直链淀粉含量较高对较低表现为显性。     

小麦籽粒淀粉合成动态及其相关酶活性的研究

为了研究小麦籽粒淀粉形成机理与调控技术,选取2个小麦品种,对小麦胚乳发育期间籽粒中直、支链淀粉的积累动态及淀粉合成代谢的几个关键酶——ADPG焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、UDPG焦磷酸化酶(UDPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(S-STS)、束缚态淀粉合成酶(B-STS)与淀粉分支酶(Q-酶)——的活性变化进行了分析。研究结果表明,在小麦籽粒灌浆过程中,直、支链淀粉几乎是同步积累的,不同品种的淀粉积累形成差异表现在两者的相对积累比率上。小麦籽粒发育过程中直链淀粉的含量变化呈“S”形曲线;支链淀粉的含量较直链淀粉含量上升略快。ADPG-PPase、UDPG-PPase、S-STS、B-STS、Q-酶的活性均与淀粉积累速率呈正相关。     

糯小麦（Waxy Wheat）研究进展

糯小麦因下含直链淀粉或直链淀粉含量很低,所有在食品工业和非食品工业上将会有重要的应用价值。然而,在自然条件下六倍体小麦中则无全糯质小麦存在,需要人工创造。近几年来,国际上仅出现了糯小麦研究的热潮,而且进展较快。六倍体小麦的糯质特性由３个基因位点（Ｗｘ－Ａ１、Ｗｘ－Ｂ１、Ｗｘ－Ｄ１）控制,分别位于７Ａ、４Ａ、７Ｄ染色体上,３个基因组合成８种Ｗａｘｙ类型,用ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳分析可加以区别。当３个位     

施磷量对弱筋小麦扬麦9号籽粒淀粉合成和积累特性的调控效应

以弱筋小麦扬麦9号为材料,在缺磷土壤（速效磷含量4．1mg／kg）上进行施磷量试验,研究施磷量对小麦籽粒淀粉合成、积累及相关酶活性的影响。结果表明。在施磷（P2O5）0～108kg／ha范围内,增加施磷量,籽粒直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累量、积累速率上升,旗叶蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性和蔗糖含量提高,籽粒蔗糖合成酶（SS）活性增强。籽粒蔗糖含量提高。籽粒ADPG焦磷酸化酶（AGPP）、可溶性淀粉合成酶（ssS）、束缚态淀粉舍成酶（GBSS）活性提高,成熟籽粒直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量下降。施磷量超过108kg／ha后,直链淀粉、支链淀粉、总淀粉积累量、积累速率及蔗糖含量、SPS、SS、AGPP、SSS、GBSS酶活性呈下降趋势。     

水稻淀粉合成对夜温变化的响应

目的 探究夜温变化对水稻淀粉形成的影响及其生理机制【方法】以优质软米浙禾香2号为材料,在灌浆初期设置31℃/20℃ (LT)、31℃/24℃ (NT)、31℃/28℃ (HT)3个夜间温度模式,测定其直链淀粉和支链淀粉含量及合成关键酶活性及相关基因的表达。结果 1)与NT相比,LT和HT处理显著降低粒重和淀粉积累,降低糊化温度和胶稠度,并影响支链淀粉链长,降低支链淀粉含量,提高直链淀粉含量,HT的影响要大于LT;2) LT和HT处理对白天叶片净光合速率的影响不显著,但显著降低籽粒中非结构性碳水化合物积累,抑制蔗糖转运基因OsSUT1、OsSUT2和OsSUT4在夜间和白天表达;3) LT 和HT处理降低夜间和白天蔗糖水解相关酶活性,增加淀粉水解酶活性,导致可溶性糖含量升高,籽粒中糖利用受阻;4)与NT相比,LT和HT处理下腺苷二磷酸葡萄糖含量呈现白天降低而夜晚升高的趋势,腺苷二磷酸葡萄糖积累及利用受到抑制,颗粒结合淀粉合酶活性随处理时间延长而显著降低,且白天酶活性也受夜间温度的影响;5)与NT相比,LT和HT处理降低了夜间支链淀粉合成相关酶活性,抑制了夜间相关基因的表达,导致支链淀粉合成受阻,但对白天酶活及相关基因表达的影响不大。结论 夜间高温对淀粉积累的影响要大于夜温降低,夜间高温/低温抑制全天蔗糖转运及代谢,进而抑制淀粉积累;支链淀粉合成受阻是导致直链淀粉相对含量升高的主要原因,直链淀粉合成相关酶活性(白天)受夜温变化影响,而支链淀粉合成相关酶活性(白天)受夜温变化的影响不显著。     

水稻灌浆过程中胚乳异淀粉酶基因家族表达特性及其与淀粉含量间关系分析

选用胚乳直链淀粉和支链淀粉含量不同的5个粳稻品种,分析籽粒灌浆过程中异淀粉酶基因在胚乳中的表达特性和酶活性变化及其与淀粉含量间的关系。结果表明,在灌浆过程中胚乳异淀粉酶活性及ISA1和ISA3基因的mRNA表达量,直链淀粉含量不同的非糯品种都呈先升后降的单峰曲线变化。灌浆中期出现峰值,但糯稻品种呈直线上升的变化趋势,后期的表达量明显高于前期;ISA2基因mRNA表达量自抽穗后10 d起随灌浆进程逐渐下降;在灌浆过程中胚乳ISAs基因的mRNA表达量与异淀粉酶活性正相关;ISA1和ISA3基因mRNA表达量、异淀粉酶活性及支链淀粉含量呈同步变化。在整个灌浆过程中ISA1基因和ISA1和ISA3基因的表达量明显大于ISA2基因,是灌浆过程中主要表达的基因。     

青海高原春小麦糯性新品系的筛选及其直链淀粉含量

为了培育适合青海高原种植的春小麦糯性新品系,利用DNA分子标记技术检测了80株青春533×糯麦1号F2代材料的Wx基因缺失情况,同时测定了不同Wx基因缺失类型F2代材料的小麦籽粒直链淀粉含量。结果表明,在80株F2代分离群体材料中,单缺失WxA1或WxB1或WxD1基因的材料分别为8份、11份、9份;同时缺失WxA1和WxD1基因的材料为10份,同时缺失WxB1和WxD1基因的材料为12份,同时缺失WxA1和WxB1基因的材料为9份;WxA1、WxB1和WxD1基因全部缺失的材料为8份。Wx基因的缺失数量与直链淀粉含量的高低有密切关系,缺失1个Wx基因（部分糯小麦）,直链淀粉含量比对照（青春533）降低5.28%~11.35%;缺失2个Wx基因（部分糯小麦）,直链淀粉含量比对照降低10.73%~19.81%;缺失3个基因（糯小麦）的直链淀粉含量为0.97%,比对照降低30.53%。高原春小麦与糯性小麦杂交的F2代直链淀粉含量下降幅度要比前人所研究的材料下降幅度大,并且WxB1单缺失引起直链淀粉含量下降（11.35%）比WxA1和WxD1双缺失所引起的下降幅度要大（10.73%）。     

鲜食糯玉米淀粉RVA谱特征值分析及其与主要品质性状相关性研究

以26个不同糯玉米品种为试验材料,测定其RVA谱特征值以及总淀粉含量、支链淀粉含量、直链淀粉含量等淀粉品质性状及品尝品质性状,分析不同糯玉米品种的RVA谱特征值间及其与主要品质性状间的相关性。结果表明,RVA谱特征值间的峰值黏度与谷值黏度、崩解值、终值黏度呈极显著正相关;谷值黏度、崩解值与终值黏度两两间呈极显著正相关;总淀粉含量、支链淀粉含量、直链淀粉含量与RVA谱特征值均未达到显著相关;糯性与峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度呈显著负相关;果皮厚薄与峰值黏度、谷值黏度、终值黏度呈极显著负相关。     

不同温光型专用小麦品种花后旗叶生理与籽粒淀粉积累特性

为探索不同温光型专用小麦籽粒淀粉的积累规律及其与植株生长状况的关系,在大田条件下,以2类温光型和3种筋型的小麦品种为材料,研究花后旗叶的生理特性和籽粒淀粉及组分积累情况。结果表明,旗叶中叶绿素含量在灌浆前期(0~21d)维持较高,后期迅速下降,但2个弱筋型品种下降速度缓慢;半冬性品种旗叶中可溶性蛋白含量均大于弱春性品种,而丙二醛(MDA)含量小于弱春性品种,差异均达极显著水平(P0.01)。不同筋型籽粒淀粉组分和总淀粉的积累动态以弱筋型品种最具优势,其直链淀粉含量均在花后14d进入快速增长期,支链淀粉和总淀粉含量在花后28d仍在持续增加,最终以半冬性弱筋品种的籽粒产量和淀粉产量最高(P0.01)。灌浆前期(0~21d),叶绿素、可溶性蛋白含量与直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量呈显著和极显著的相关性(P0.01,P0.05);灌浆后期(21~28d),与直链淀粉的相关性不显著,而叶绿素含量与支链淀粉含量的相关性增大。由此可见,旗叶维持较高的叶绿素、可溶性蛋白含量,较低的丙二醛含量在灌浆前期有利于直链淀粉的积累,后期有利于支链淀粉的积累。