抑制淀粉分支酶基因表達對水稻胚乳淀粉特性的影響.pdf

1、高直鏈淀粉谷物胚乳富含抗性淀粉，具有提高人體健康的功能和特殊的工業(yè)用途，因此高直鏈淀粉谷物的培育受到廣泛關(guān)注。通過抑制淀粉分支酶基因表達可提高谷物胚乳直鏈淀粉含量，但這方面的研究主要集中在成熟籽粒淀粉特性的測定上，而抑制淀粉分支酶基因表達對發(fā)育淀粉和籽粒不同區(qū)域胚乳淀粉的影響尚不清楚。本研究以三個不同直鏈淀粉含量的常規(guī)水稻廣陵香糯、武香9915和特青以及它們來源的抑制淀粉分支酶SbeⅠ/Ⅱb基因表達的轉(zhuǎn)基因水稻為材料，分析比較了籽粒不同

2、發(fā)育時期和不同區(qū)域胚乳淀粉的特性，并進一步研究了來源于特青的高直鏈淀粉水稻胚乳異形淀粉粒的消化特性，比較了高直鏈水稻淀粉和商品化的高直鏈玉米淀粉的結(jié)構(gòu)與功能特性。本研究結(jié)果將為高直鏈淀粉作物的培育提供重要參考，也為高直鏈谷物淀粉的開發(fā)和利用提供重要依據(jù)。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1、抑制淀粉分支酶基因表達對水稻胚乳發(fā)育淀粉特性的影響。從花后4、7、10、15、20和25 d及其成熟籽粒分離淀粉，研究了淀粉的碘吸收特性、分子量分

3、布、晶體結(jié)構(gòu)和淀粉酶的水解特性。結(jié)果表明，廣陵香糯、武香9915和特青發(fā)育胚乳淀粉均為A型晶體。隨著發(fā)育的進行，廣陵香糯淀粉分子結(jié)構(gòu)沒有明顯變化;武香9915和特青胚乳淀粉的直鏈淀粉含量不斷升高，支鏈淀粉短側(cè)鏈含量和分支度降低，到花后20 d趨于穩(wěn)定。抑制淀粉分支酶基因表達的轉(zhuǎn)基因水稻發(fā)育胚乳淀粉特性僅在發(fā)育前期（花后4 d）與對應(yīng)的野生型水稻比較接近，但隨著發(fā)育的進行，轉(zhuǎn)基因水稻淀粉中的B型晶體逐漸積累，支鏈淀粉長側(cè)鏈含量逐漸增加，支

4、鏈淀粉分支度不斷下降，武香9915和特青轉(zhuǎn)基因水稻淀粉的直鏈淀粉含量逐漸增加。抑制淀粉分支酶基因表達對胚乳發(fā)育淀粉特性的影響在特青中表現(xiàn)得最明顯。
　　2、抑制淀粉分支酶基因表達對水稻籽粒不同區(qū)域淀粉特性的影響。從花后15、20和25 d及其成熟籽粒不同區(qū)域胚乳組織中分離淀粉，研究了籽粒不同區(qū)域淀粉的分子量分布、支鏈淀粉精細結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，廣陵香糯、武香9915和特青三個常規(guī)水稻，從花后15d到成熟期，籽粒不同區(qū)域胚乳淀

5、粉分子量分布、支鏈淀粉精細結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)沒有明顯不同。抑制淀粉分支酶基因表達導(dǎo)致籽粒從內(nèi)部區(qū)域到外部區(qū)域，支鏈淀粉短側(cè)鏈含量和分支度降低，而支鏈淀粉長側(cè)鏈含量和側(cè)鏈平均鏈長增加，直鏈淀粉和B型晶體含量逐漸增多。上述分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)的變化發(fā)生在花后15d之前，在特青轉(zhuǎn)基因水稻中表現(xiàn)得最明顯。
　　3、高直鏈淀粉水稻胚乳異形淀粉粒的消化特性。以特青來源的抑制淀粉分支酶SbeⅠ/Ⅱb基因表達的高直鏈淀粉水稻TRS為材料，從成熟籽粒中分

6、離純化多角形、多聚體、細長形和中空狀等不同形態(tài)的淀粉粒，研究了它們的消化特性。結(jié)果表明，TRS異形淀粉粒具有顯著不同的消化特性。細長形和中空狀淀粉包含大量直鏈淀粉形成的無定形淀粉區(qū)域，該無定形淀粉在消化開始20 min內(nèi)迅速被降解，但在2h之后顯示出很強的消化抗性，消化動態(tài)曲線具有兩相性。多角形和多聚體淀粉從0到8h的消化曲線是單相的，且多聚體比多角形淀粉更抗消化。多聚體、細長形和中空狀淀粉是C型晶體，其內(nèi)的B型晶體成分和支鏈淀粉長側(cè)鏈

7、提高了它們對消化的抗性。
　　4、高直鏈淀粉水稻和玉米淀粉的分子結(jié)構(gòu)和功能特性比較。比較分析了特青來源的抑制淀粉分支酶SbeⅠ/Ⅱb基因表達的高直鏈水稻淀粉、商品化的高直鏈玉米淀粉、普通水稻和玉米淀粉的分子結(jié)構(gòu)和功能特性。結(jié)果表明，普通水稻和玉米淀粉為A型晶體，有相似的分子量分布和支鏈淀粉鏈長分布。高直鏈水稻和玉米淀粉分別為C型和CA型晶體，但高直鏈水稻淀粉比高直鏈玉米淀粉有更低的支鏈淀粉短側(cè)鏈含量和分支度，更高的直鏈淀粉含量、支