核糖核酸干擾在馬鈴薯淀粉代謝途徑改良中的應用.pdf

1、淀粉是僅次于纖維素的第二大碳水化合物。馬鈴薯(Solanum tuberosum-L.)是淀粉生產(chǎn)的重要原料,塊莖中淀粉含量可達8-34％,是生產(chǎn)淀粉的適宜作物,其淀粉具有優(yōu)良的特性,已成為食品和工業(yè)的重要原材料。大多數(shù)應用領域中,一般要求淀粉具有較低的糊化溫度和較弱的凝沉(老化)性,即高純度的支鏈淀粉。在馬鈴薯的淀粉代謝過程中,控制淀粉生物合成的關鍵酶有ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合成酶、淀粉分支酶和淀粉脫分支酶,利用基因工程技術(shù)對

2、相關基因表達進行調(diào)控,可定向改變淀粉含量和組成,特別是利用RNA干擾(RNAinterference,RNAi)技術(shù),可顯著影響目標基因的表達,從而改變直鏈和支鏈淀粉的含量及其比值。RNA干擾(RNA interference,RNAi),是由內(nèi)源性或者外源性雙鏈RNA引起的序列特異性基因沉默。小分子雙鏈RNA能對基因的表達有不同程度調(diào)控,即轉(zhuǎn)錄水平的基因沉默(主要體現(xiàn)在siRNA修飾DNA分子,抑制轉(zhuǎn)錄的發(fā)生)和轉(zhuǎn)錄后水平基因沉默(主

3、要指siRNA在mRNA水平抑制目標基因表達),調(diào)節(jié)或關閉基因的表達,進而調(diào)控細胞的各種高級生命活動。
　　 本研究依照RNA干擾原理,以馬鈴薯塊莖中控制直鏈淀粉合成的關鍵酶-顆粒結(jié)合型淀粉合成酶(Granule-bound starch synthaseⅠ,GBSSⅠ)作為靶標,分別從轉(zhuǎn)錄水平,轉(zhuǎn)錄后水平和microRNA途徑構(gòu)建植物雙元表達載體,以期獲得含高純度支鏈淀粉的馬鈴薯新品種同時,研究不同水平的基因沉默在基因表達方面

4、的分子機制。另一方面,作為一個重要的糧食作物和有較高工業(yè)價值的經(jīng)濟作物,馬鈴薯需要常年被提供。為了避免馬鈴薯在儲藏期間發(fā)芽,低溫儲藏是常用的一種方法。然而,低溫糖化引起的褐變反應嚴重影響了馬鈴薯品質(zhì)。所以低溫糖化和淀粉改良是馬鈴薯生產(chǎn)應用中的比較關注的內(nèi)容。同時,高純度支鏈淀粉馬鈴薯品種在低溫儲藏過程中,相比于支鏈淀粉含量低的馬鈴薯品種更容易被低溫糖化,所以高純度支鏈淀粉含量的馬鈴薯品種實現(xiàn)工業(yè)化,低溫糖化是需要解決的問題之一。如果可以