小麦淀粉粒束缚淀粉合成酶基因多态性的分子鉴定

运用 6 %的SDS PAGE对 14个小麦品种成熟籽粒Wx蛋白的多态性进行了鉴定 ,结果表明 ,14个小麦品种根据其Wx蛋白的缺失情况可分为 6种组合类型。另外 ,根据Wx A1、Wx B1和Wx D1这 3个位点基因序列和变异情况分别设计了PCR引物 ,扩增结果表明 :Wx A1位点突变材料扩增产物为 32 7bp ,正常材料中扩增不到该特异带 ;在Wx B1位点扩增出 187bp目标带 ,突变材料没有该扩增产物 ;在Wx D1位点扩增出约 70 0bp目标带 ,突变材料没有该特异带。与前人的研究结果相比 ,Wx B1引物在 3个位点的扩增产物长度更短 ,差异更大 ,在 2 %琼脂糖胶上即可清楚分开 ,缩短了鉴定时间 ,提高了效率 。

芋可溶性淀粉合成酶CeSS基因家族的克隆和表达分析

为探索芋淀粉合成机理,本研究从靖江香沙芋中克隆获得了3个芋可溶性淀粉合酶(CeSS)家族基因。3个基因CeSSI、CeSSII、CeSSIII碱基序列全长分别为1932 bp、2409 bp、3606 bp,编码形成3个亲水性蛋白质。系统进化分析结果显示,3个蛋白质CeSSI、CeSSII、CeSSIII与海枣、芦笋、药用稻等单子叶植物的亲缘关系较近。表达分析结果表明,这3个CeSS基因广泛存在于芋的叶片、叶柄、母芋和子芋中。CeSSI和CeSSII的表达水平随芋球茎的发育而显著增加,在种植150 d达到峰值,而CeSSIII在成熟后期(种植180 d)的芋球茎中表达量较高。

施磷量对不同耐低磷型水稻品质及淀粉合成酶活性的影响

适宜磷肥用量对水稻品质具有一定影响。为明确施磷量对不同耐低磷型水稻品质及其强、弱势粒淀粉合成相关酶活性的影响,以‘连粳7号’(弱耐低磷)和‘甬优2640’(强耐低磷)为供试水稻品种进行盆栽试验,设置4个磷肥施用量(按P_(2)O_(5)计):0 kg·hm^(-2)(P0)、60 kg·hm^(-2)(P60)、120 kg·hm^(-2)(P120)、180 kg·hm^(-2)(P180),分析不同施磷量下稻米品质与淀粉合成酶活性之间的关系,为高品质稻米栽培提供参考。结果表明:1)与P0相比,增施磷肥改善了稻米品质。随着施磷量增加,糙米率、精米率、整精米率呈先增加后降低趋势,垩白粒率、垩白面积、垩白度、碱消值、直链淀粉含量先降低后增加。‘连粳7号’与‘甬优2640’分别在P120、P60时稻米品质最优,糙米率、精米率和整精米率分别比P0增加19.6%、25.3%、79.7%(‘连粳7号’)与17.8%、23.5%、38.4%(‘甬优2640’);‘甬优2640’稻米品质优于‘连粳7号’。2)与P0相比,增施磷肥提高了水稻籽粒淀粉合成相关酶活性。腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(StSase)、蔗糖合成酶(SuSase)、淀粉分支酶(Q-酶)、三磷酸腺苷酶(ATPase)活性随施磷量增加先增加后降低。总体来看,‘连粳7号’与‘甬优2640’分别在P120、P60时淀粉合成相关酶活性最高,灌浆中期强势粒AGPase、StSase活性分别比P0增加18.4%、51.1%(‘连粳7号’)与20.0%、51.5%(‘甬优2640’);‘甬优2640’籽粒酶活性高于‘连粳7号’。3)不同耐低磷型品种淀粉合成相关酶活性与蛋白质含量、直链淀粉含量相关性不同。淀粉合成相关酶显著或极显著影响‘连粳7号’蛋白质含量,对直链淀粉含量影响较小;淀粉合成相关酶活性显著或极显著影响‘甬优2640’直链淀粉含量,对蛋白质含量影响较小。‘连粳7号’与‘甬优2640’分别在P120、P60处理下能够提高强弱势粒中淀粉合成相关酶活性,促进籽粒中淀粉的合成与积累,有利于水稻品质改善。

不同小麦品种籽粒淀粉合成酶基因的表达及其与淀粉积累的关系

为探寻不同专用类型小麦籽粒品质调控的途径,以不同专用类型小麦品种为材料,比较了其籽粒淀粉合成酶基因表达、淀粉合成酶活性以及淀粉积累速率动态特征,并分析了三者之间的相关性。结果表明,整个灌浆期间,籽粒淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)相对表达量、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性及直、支链淀粉积累速率均表现为强筋小麦中优9507>中筋小麦淮麦18>弱筋小麦宁麦9号>糯小麦Wx11。相关分析表明,AGPase1、SSSIII、SBEI基因的相对表达量最大值与AGPase、SSS、SBE活性峰值均呈极显著正相关;GBSSI基因相对表达量最大值与GBSS活性峰值相关不显著;4种淀粉合成酶基因相对表达量最大值均与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率峰值呈极显著正相关;4种淀粉合成酶活性与籽粒直、支链淀粉及总淀粉积累速率均呈极显著正相关。

小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与酶活性特征的研究

为研究小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与酶活性的特征，以普通小麦品种秦麦11（粒重36．942rag／粒，淀粉含量61．02％）和中优9507（粒重50．636mg／粒，淀粉含量68．36％）为材料，采用实时荧光定量RT-PCR方法，对灌浆期籽粒淀粉合成酶相关基因的表达进行了研究，并对其表达量与相应酶活性的相关性做了分析。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，在花后3d内检测不到其表达，花后4～6d这些基因开始表达。AGPase和SSS在花后12d左右表达量达到高峰，GBSSI和SBE在花后15d左右的表达量最大。自花后18d开始，各基因的表达量均显著下降。中优9507在表达高峰期（即花后第12、15、18d）的酶基因相对表达量均显著高于秦麦11，且差异均达显著水平。整个灌浆期间中优9507的四种淀粉合成酶活性高于秦麦11，尤其在灌浆中期差异更显著。相关分析表明，AGPase、SSS、SBE基因在花后15d的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酶活性间相关不显著，暗示AGPase、SSS、SBE基因在籽粒淀粉合成过程中属于转录水平调控，而GBSSI基因属于转录后调控。

小麦籽粒胚乳淀粉合成酶基因表达及酶活性分析

为研究小麦籽粒淀粉合成酶基因表达与酶活性的特征,选用4个淀粉含量差异较大的普通六倍体小麦新春24、E28(高淀粉含量组)和宁春16、安农9912(低淀粉含量组)为试验材料,采用实时荧光定量RT-PCR,对灌浆期籽粒淀粉合成酶相关基因的表达进行研究,并对其表达量与相应酶活性的相关性做了分析。结果表明,束缚态淀粉合成酶基因(GBSS)、可溶性淀粉合成酶基因(SSS)、淀粉分支酶基因(SBE)、淀粉去分支酶(DBE)基因均呈单峰曲线变化。利用实时荧光定量PCR技术检测9个基因在不同淀粉含量的4个供试品种花后不同时期的相对表达量,结果表明,花后6d这些基因开始表达,在灌浆的中期(花后12～18d不等)有表达的小高峰,但在不同时期,2个高淀粉含量的品种中各种酶活性及其酶基因的相对表达量均比2个低淀粉含量的品种相对较高;这些基因表达谱与酶活性相关分析显示,除GBSS外其他几种淀粉合成酶基因均与相应酶活性呈显著或极显著正相关,而且GBSS酶活性到达峰值时间稍迟于DBE、SSS、SBE等酶,说明DBE、SSS、SBE基因可能主要通过转录水平来控制籽粒淀粉的合成,而GBSS基因可能主要通过转录后水平来控制籽粒淀粉的合成。

黄芪毛状根淀粉粒结合淀粉合成酶(GBSS)基因表达载体的构建及在大肠杆菌中的表达

以膜荚黄芪毛状根中克隆得到的GBSS基因序列设计一对特殊引物 ,得到了包含GBSS基因全部表达序列的1.9kb的cDNA片段。该片段正向连接于切除了GUS基因的pBI12 1上 ,构建成表达载体pBI-gbss。SDS -PAGE实验证实了GBSS基因在含有该表达载体的DH5α的大肠杆菌中得到表达。酶活性测定表明转化菌株比未转化菌株高出 2 0 %。

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。

异源表达板栗坚果淀粉合成酶基因对水稻籽粒淀粉合成的影响

【目的】验证板栗淀粉合成酶基因的功能。【方法】将中国板栗淀粉合成酶相关基因SSS、SBE和PUL在水稻‘日本晴(Oryzasativa,Nipponbare)’中过量表达,设置转空载体水稻株系作为阴性对照,通过比较转基因植株籽粒的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉和抗性淀粉含量与转空载体对照株系的差异,从而验证板栗淀粉合成酶基因的相关功能。【结果】CmSSSⅡ在水稻中的异源表达使水稻籽粒直链淀粉含量显著上升,而CmSBEⅠ使直链淀粉含量显著降低;CmSSSⅡ和CmSBEⅠ在水稻中的异源表达使水稻籽粒中支链淀粉含量、总淀粉含量、抗性淀粉含量显著上升;CmSSSⅢ和CmSBEⅡ转基因水稻株系未鉴定到转基因阳性植株;CmSSSⅣ和CmPUL转基因水稻株系淀粉含量没有显著变化。【结论】板栗SSSⅡ和SBEⅠ基因功能在直链淀粉、支链淀粉、总淀粉和抗性淀粉的积累中表现的功能有差异。

氮钾对杂交水稻B优827籽粒淀粉含量及淀粉合成酶活性的影响

以优质杂交籼稻B优827为材料,通过施用不同水平的氮、钾肥,并在B优827灌浆时段测定籽粒的直链淀粉、总淀粉含量以及淀粉合成酶的活性,分析氮、钾对水稻灌浆过程中籽粒淀粉积累、淀粉合成关键酶活性的影响,以及直链淀粉的积累与淀粉合成关键酶活性间的相关性。B优827的直链淀粉含量在开花后20d内呈线性增加,开花20d后有所下降;可溶性淀粉合成酶活性变化呈单峰曲线,开花后12d酶活性达到了最高值,以后随天数增加而迅速降低;淀粉粒结合型淀粉合成酶活性变化呈单峰曲线,开花后15d酶活性达到最高值,开花后15d籽粒直链淀粉含量也接近最高值;灌浆中后期可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉粒结合型淀粉合成酶(GBSS)与直链淀粉含量呈现出显著的正相关关系。增施氮肥可以提高SSS和GBSS活性,施钾肥在生育前期提高SSS和GBSS活性,后期抑制两者的活性;氮肥和钾肥均有促进淀粉积累的作用,但氮肥施用量过高时会抑制淀粉的积累。适当控施氮肥、增施钾肥是提高B优827籽粒产量的有效途径。

农杆菌介导法获得转可溶性淀粉合成酶基因籼稻

采用农杆菌介导法将胚乳特异性表达谷蛋白1(Glutelin1,Gtl)基因控制下的可溶性淀粉合成酶基因sss导入籼稻恢复系明恢86,共获得53个独立转化再生植株。PCR检测表明,sss基因已整合进水稻的基因组中。直链淀粉含量测定结果表明,转基因植株后代直链淀粉含量较对照有较大幅度的下降。

花后不同时期高温处理下小麦籽粒的淀粉合成及相关酶基因表达

为探讨弱筋小麦籽粒淀粉合成对花后高温的响应机制,以弱筋小麦扬麦15为试验材料,研究花后不同时期35℃高温处理对籽粒淀粉积累、淀粉合成酶(AGPase、GBSS、SSS、SBE)活性以及淀粉合成酶基因(AGPase1、GBSSI、SSSIII、SBEI)表达的影响。结果表明:小麦花后不同时期经35℃高温处理后,其籽粒淀粉积累量、淀粉合成酶活性以及淀粉合成酶基因相对表达量均呈现下降趋势,各处理下降的幅度均表现为:花后5～7d>花后10～12d>花后15～17d>花后20～22d>花后25～27d,且花后5～7d高温处理下降的幅度最大。4种淀粉合成酶基因中,GBSSI和GBSS对温度最为钝感,SSSIII和SSS对温度最为敏感。

Wx^mp基因背景下可溶性淀粉合成酶基因SSⅡa和去分支酶基因PUL对水稻蒸煮食味品质的影响

【目的】分析在同一主效基因(Wx^mp)背景下可溶性淀粉合成酶基因SSⅡa和去分支酶基因PUL对稻米蒸煮食味品质的影响,以期为水稻品质遗传改良提供依据。【方法】选择在SSⅡa和PUL存在多态性而其他淀粉合成酶相关基因没有多态性的半糯品系宁0145和粳稻品种武运粳21进行杂交,获得F2群体与F3株系。利用分子标记,选择含有Wx^mp基因的F2单株与F3株系,将这些F2单株与F3株系分成SSⅡa^nPUL^n、SSⅡa^nPUL^w、SSⅡa^wPUL^n和SSⅡa^wPUL^w4种基因型(n和w分别表示该基因来源于宁0145和武运粳21),分析不同基因型蒸煮食味品质性状的差异,探讨同一Wxmp基因背景下不同SSⅡa和PUL等位基因对蒸煮食味品质性状的影响。【结果】不同基因型间蒸煮食味品质性状均存在显著差异,来源于武运粳21的SSⅡa^w基因和PUL^w基因分别使直链淀粉含量增加0.29%~1.00%和0.62%~1.18%,且PUL的效应大于SSⅡa,两者间存在互作效应。SSⅡa^w基因和PUL^w基因降低胶稠度和崩解值,提高了热浆黏度、冷胶黏度、消减值和回复值,对糊化温度、峰值黏度和峰值时间的作用较小。【结论】明确了Wx^mp背景下SSⅡa和PUL基因对稻米蒸煮食味品质的遗传效应,该研究结果为SSⅡa和PUL基因的分子标记辅助选择改良稻米品质提供了理论依据。

中国热带农业科学院在基因编辑 提高木薯抗性淀粉含量方面取得重要进展

近日,中国热带农业科学院热带生物技术研究所(简称中国热科院生物所)木薯转基因与基因编辑团队在木薯淀粉品质改良研究方面取得重要进展。研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功编辑中国木薯主裁品种SC8的可溶性淀粉合成酶基因MeSSIII-1,显著提高了木薯抗性淀粉含量。

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。

弱筋小麦籽粒淀粉合成特性与酶基因表达的关系

以弱筋小麦豫麦50、扬麦15、宁麦9号为材料,对小麦灌浆期间籽粒淀粉积累、淀粉合成酶活性变化以及淀粉合成酶基因相对表达量进行了研究。结果表明:3个供试品种籽粒中直、支链淀粉及总淀粉积累量随着灌浆进程呈不断上升趋势,于成熟期达到最大值。淀粉及其组分积累速率变化均呈单峰曲线,花后第25天或第30天达最大值。ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)活性在整个灌浆期间变化趋势一致,即花后5～25 d或5～30 d呈上升趋势,之后急剧下降。不同品种间4种淀粉合成酶基因(AGPasel、GBSSI-D、SSSIII、SBEI)相对表达量由大到小依次为豫麦50、扬麦15、宁麦9号。相关分析表明, 4种淀粉合成酶活性及相对表达量均与直、支链淀粉及总淀粉积累速率呈极显著正相关。

颗粒结合型淀粉合成酶研究进展

本文综述了小麦胚乳中合成直链淀粉的关键酶——颗粒结合型淀粉合成酶(GBSS)的研究进展,展望了GBSS的研究前景。小麦中的GBSS基因在种子中特异表达;控制3个Waxy位点的基因Wx-A_1、Wx-B_1和Wx-D_1,分别位于7AS、4AL和7DS上;六倍体小麦和二倍体小麦中3个GBSS的DNA序列从起始密码子到终止密码子,Wx-A_1为2781bp,Wx-B_1为2794bp,Wx-D_1为2862bp。基因的完全编码区含有11个外显子和10个内含子,在核苷酸序列上三个糯基因彼此之间有惊人的同源性;研究表明,直链淀粉含量和淀粉糊化特性受Wx-B_1的影响最大,其次是Wx-_D1缺失蛋白,Wx-A_1缺失蛋白的影响最小。GBSS的鉴定技术包括I_2-KI染色、电泳和分子标记技术鉴定。

荸荠淀粉合成酶AGPase的基因克隆及表达分析

【目的】克隆荸荠ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)小亚基基因EdAPS1的cDNA序列,并分析其序列特征及其在荸荠不同组织和球茎发育过程中的表达情况,为研究荸荠淀粉生物合成机制提供理论依据。【方法】通过RT-PCR技术从荸荠球茎中克隆EdAPS1基因的cDNA序列,采用生物信息学方法对其序列和所编码的蛋白进行预测分析,利用实时荧光定量PCR技术检测EdAPS1基因在荸荠不同组织和球茎发育过程中的表达情况。【结果】克隆获得的EdAPS1基因cDNA序列全长1716 bp,包含1个1521 bp开放阅读框(ORF),编码506个氨基酸。EdAPS1蛋白分子式为C_(2469)H_(3896)N_(672)O_(746)S_(23),相对分子量为55.67 kD,等电点为5.98,具有NTPtransferase和PbH1结构域。同源性和系统进化树分析结果表明,EdAPS1蛋白与不同植物相应蛋白的同源性在68.80%~86.91%,其中与油莎草相应蛋白(ALL29329.1)的亲缘关系最近。荧光定量PCR分析结果表明,EdAPS1基因在荸荠不同组织中均有表达,其中在球茎的表达量最高,与在其他组织的表达量差异显著(P<0.05,下同),尤其在球茎发育后期的表达量更高,且显著高于球茎其他发育时期。【结论】从荸荠中成功克隆了EdAPS1基因,可为后续阐明荸荠淀粉生物合成机制及培育高淀粉荸荠品种提供参考依据。

小麦胚乳淀粉合成酶基因研究进展

很多研究表明,小麦胚乳淀粉的合成至少需要四类酶——腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合成酶、淀粉分支酶和淀粉去分支酶,这四类酶的基因克隆和特性的研究有重要进展。目前,已从六倍体小麦发育胚乳的cDNA文库中获得AGPase两个亚基、gbss 、ss 、ss 、ss 、sbe 、sbe 和su1(dbe)等基因的cDNA;从六倍体小麦的D组供体Triticumtauschii基因组文库中获得ss 、ss 、ss 、sbe 和sbe 的gDNAs;从六倍体中只获得野生型和突变型的gbss (wx)基因。除编码AGPase大亚基的基因和su1基因未进行定位外,ss 位于第一群染色体上,sbe 位于2DL上,其余基因均位于第七群染色体上。

黄淮冬麦区不同时期主推品种淀粉合成酶基因分子标记鉴定

利用普通小麦直链淀粉合成酶GBSS基因及支链淀粉关键合成酶SSⅡ基因的特异分子标记鉴定了黄淮冬麦区自20世纪50年代以来253份主推品种,发现8份品种缺失Wx-B1基因,其中5份材料(小偃168、秦麦1号、83S502、山东935031、山东928802)是新发现的缺失Wx-B1基因的小麦品种,未发现Wx-A1、Wx-D1基因缺失类型品种;所鉴定253份品种的SSⅡ基因均为野生型,未发现缺失突变类型。通过对8份缺失Wx-B1基因品种直链淀粉含量分析,发现这些品种的直链淀粉含量差异较大,变异范围为19.9%～33.0%,其中豫麦47、83S502和中育5号3个品种的直链淀粉含量较低,分别为19.9%、21.3%和26.4%,可以用于优质面条小麦品质改良。