小麦籽粒淀粉分支酶同工酶基因型与酶活性关系研究

测定了71个小麦品种的籽粒淀粉分支酶活性,并采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）,鉴定了分支酶同工酶的基因型,以明确小麦籽粒淀粉分支酶（SBE）各同工型等位基因的分布特点和基因型组成,阐明分支酶活性与分支酶同工酶基因型的相关性。结果表明,分支酶有SBEⅠ和SBEⅡ两个基因位点,SBEⅡ位点未显现多态性,SBEⅠ位点存在多样性。在SBEⅠ位点鉴定出A、B、D_ⅰ和D_ⅱ共4个等位基因位点,各等位基因位点出现频率分别为9.9%、76.1%、95.8%和57.8%;共检测到9种基因型,其中基因型D_ⅰD_ⅱB、D_ⅰB和D_ⅰD_ⅱ有较高的分布频率,分别为45.1%、28.2%和8.5%。从单一位点分析,分支酶活性与SBEⅠ位点有显著的相关性,与SBEⅡ位点相关性不显著。由此可见,小麦籽粒胚乳淀粉分支酶同工酶不同基因位点和基因型对酶活性具有不同的遗传效应。     

小麦籽粒淀粉分支酶活性电泳染色方法的比较验证

以发育中的小麦籽粒为材料,对两种淀粉分支酶凝胶电泳活性染色方法的缓冲体系、染色过程、染色时间,试剂浓度等进行了比较验证.结果表明,Nagamine等文献中的酶活性染色方法能很好的区分淀粉分支酶的同种型类型和基因位点分布,显示不同基因位点的遗传多态性特点,与Yamanouchi等文献中的染色方法相比,酶带分辨率高,电泳图谱清晰,实验成本降低,可为淀粉分支酶的分子生物学及遗传特性研究提供一种经济、可靠的方法.     

小麦籽粒淀粉分支酶同工酶结构组成及时空表达

本研究的目的是阐明小麦支链淀粉合成的酶学机制。以8个小麦品种的籽粒为材料, 采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(Native-PAGE)和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定SBE同工酶类型、时空表达谱及亚基组成, 分析SBE同工酶空间分布特点和器官表达特异性。共检测到4种SBE同工酶, 其中B和SBEIIa分布在胚乳和叶片中, 而A和D_i专一定位于胚乳中。在小麦籽粒灌浆过程中, D_i和SBEIIa首先表达, 而后是B, A最后表达;至灌浆末期, B和SBEIIa停止表达。SBE同工酶都是单亚基酶, 均由一条86~92 kD的多肽链组成。SBE同工酶的空间分布具有器官特异性, 并在籽粒发育进程中顺序表达。D_i、B和SBEIIa是占主导地位的SBE同工酶, 可能是决定SBE总酶活性的主效应酶, 在籽粒和叶片支链淀粉合成中起关键作用。     

小麦籽粒淀粉分支酶同种型SBE IIb 的亚细胞定位及遗传多样性

以70个有代表性的小麦品种,采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法检测淀粉粒结合SBE IIb的品种间差异;并对SDS-PAGE凝胶中SBE IIb进行回收、复性和酶活性测定。结果表明,淀粉粒结合蛋白(SGP)中分子量为85 kD的SGP-2是与淀粉粒结合的SBE IIb,具有淀粉分支酶活性;SBE IIb从淀粉粒释放并去除SDS后活性立即恢复,其活性高峰出现在花后21 d左右;SBE IIb在小麦籽粒发育早期开始表达,不同发育时期表达量有差异,但其表达图谱在品种间没有差异,即编码SBE IIb的基因位点不具有品种的遗传多态性。     

小麦腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶同工酶基因型与酶活性及淀粉含量的关系

采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定了我国60个代表性小麦品种的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)同工酶基因型, 并测定了AGP活性及总淀粉含量, 以明确小麦籽粒AGP同工酶基因型组成及其与AGP活性和淀粉含量的关系。结果表明, AGP有AGPa、AGPb、AGPc和AGPd 4个等位基因位点, 其出现频率分别为96.7%、80.0%、86.7%和16.7%; 共检测到5种基因型, 其中基因型AGPabc出现频率最高, 为46.7%。不同基因型的品种间AGP活性和总淀粉含量差异显著(P<0.05)。其中具有基因型AGPabcd的品种酶活性及总淀粉含量最高, 表明小麦籽粒中不同AGP同工酶基因型对酶活性及淀粉含量有不同遗传效应。     

小麦籽粒异淀粉酶聚合体的结构及酶学性质

 【目的】阐明小麦淀粉去分支酶（Debranching enzyme, DBE）的结构和酶学特性,为品质改良提供理论依据。【方法】以小麦品种糯麦2号为材料,利用硫酸铵分级沉淀、超滤、阴离子交换柱层析和葡聚糖凝胶层析法对异淀粉酶（Isoamylase, ISA）同工酶聚合体进行分离纯化,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）对ISA聚合体的结构和组成成分进行分析。【结果】小麦籽粒胚乳中异淀粉酶（ISA）形成2种不同聚合体,即ISA1同源四聚体和由4个ISA1与1个ISA2组成的异源五聚体,分子量分别约为320 kD和380 kD。ISA1同源四聚体的最适催化温度为30℃,40℃处理10 min后完全失去活性;ISA1/ISA2异源五聚体的最适温度为35℃,50℃处理10 min后仍有50%的活性。纯化后的ISA1和ISA2进行Native-PAGE检测证明,ISA2单独存在没有催化活性,将ISA2加入到ISA1中可检测到与ISA1/ISA2异源聚合体相同的ISA活性。【结论】小麦胚乳中存在2种形式的ISA多亚基聚合体;在40℃和50℃高温条件下,ISA1/ISA2异源聚合体的热稳定性高于ISA1同源聚合体;ISA2可显著增强ISA1聚合体的酶活性,可能在支链淀粉合成中起关键作用。     

小麦籽粒淀粉分支酶同种型SBE Ⅱb的亚细胞定位及遗传多样性

以70个有代表性的小麦品种,采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法检测淀粉粒结合SBE Ⅱb的品种间差异;并对SDS-PAGE凝胶中SBE Ⅱb进行回收、复性和酶活性测定.结果表明,淀粉粒结合蛋白(SGP)中分子量为85 kD的SGP-2是与淀粉粒结合的SBE Ⅱb,具有淀粉分支酶活性;SBE Ⅱb从淀粉粒释放并去除SDS后活性立即恢复,其活性高峰出现在花后21 d左右;SBE Ⅱb在小麦籽粒发育早期开始表达,不同发育时期表达量有差异,但其表达图谱在品种间没有差异,即编码SBE Ⅱb的基因位点不具有品种的遗传多态性.     

小麦籽粒灌浆过程中淀粉去分支酶的类型、活性及其纯化

以小麦品种鲁麦21和烟优361（低支链淀粉含量）、鲁麦1号和济宁13（中支链淀粉含量）、济南16和糯麦2号（高支链淀粉含量）为材料,采用分光光度、聚丙烯酰胺凝胶电泳和高效液相色谱法,对小麦籽粒灌浆成熟过程中异淀粉酶和极限糊精酶的活性变化、类型特征及酶解产物进行了分析,并利用硫酸铵沉淀、葡聚糖凝胶层析（G-100）和阴离子交换柱层析（DEAE）分别对两种淀粉去分支酶进行了分离纯化。结果表明,两种淀粉去分支酶均存在于淀粉合成过程中;在灌浆成熟过程中,6个品种的两种淀粉去分支酶活性都在15 d左右达最高值,且异淀粉酶活性呈单峰曲线,而极限糊精酶活性呈波浪形曲线,在25 d左右又出现另一峰值;纯化后的异淀粉酶和极限糊精酶分子量分别为83和100 kD。高效液相色谱图谱表明,以支链淀粉为底物时生成葡萄糖和糊精,以普鲁蓝为底物时只生成麦芽三糖。