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水稻稻米淀粉的组成、结构与积累是稻米品质与产量的决定因素。淀粉合(成)酶是淀粉合成的关键酶之一，具有多种同工型。各种淀粉合(成)酶同工型活性比例与直链淀粉含量、支链淀粉支链长度和淀粉粒的形态相关。本研究以水稻为材料，确定了编码淀粉合(成)酶的基因家族，分析了其基因结构、进化途径、表达特性及生物学功能，结果如下： 1 从基因结构来看，植物的淀粉合(成)酶(Starch Synthase，SS)基因由一个小的多基因家族编码，分成GBSS、SSⅠ、SSⅡ、SSⅢ和SSⅣ五个基因家族。在水稻中有10个成员，2个GBSS基因，1个SSⅠ基因，3个SSⅡ基因，2个SSⅢ基因和2个SSⅣ基因。此外在水稻基因组中还存在1个已经被破坏了的SSⅠ基因。水稻的SS基因位于染色体不同位点，没有成簇分布，SS基因家族的形成在高等植物进化早期完成。 2 所有SS蛋白C-端氨基酸序列保守性较强，同细菌的糖原合(成)酶同源，而与酵母和高等动物的糖原合(成)酶同源性极低，说明植物的SS与酵母和高等动物的糖原合(成)酶来源于不同的祖先或在进化早期就已分化。但SS蛋白N-端为可变端，保守性很差，同类SS具有非常强的保守性，暗示SS基因家族在淀粉合成过程中都具有特定作用。不同植物各家族的SS基因内含子／外显子的排列非常一致，说明SS基因家族在进化早期已经分化，这几个SS家族在单细胞藻类中已生成。根据水稻等植物的SS氨基酸同源性分析可推测，SS的进化首先是倍增成为两个SS基因，它们再分别经1～2次倍增成GBSS和SSⅠ／SSⅡ类SS家族，及SSⅢ和SSⅣ家族。在单子叶植物与双子叶植物分离之后，禾本科植物分化之前，水稻等禾本科植物各SS家族又至少倍增一次，形成目前水稻的5个SS基因家族。 3 将水稻各SS家族基因在大肠杆菌中表达后，表达的蛋白质都具有淀粉合(成)酶活性，说明这些SS基因编码产物都具有淀粉合(成)酶功能。通过RT-PCR检测，同工酶谱分析和Western Blot分析表明水稻的SS基因都有表达，但是其表达具有组织特异性。水稻胚乳中表达的SS有胚乳特异性表达的SSⅡ-3、SSⅢb和GBSSⅠ，此外还有SSⅠ、SSⅢa和低水平表达的SSⅣa及SSⅡ-1；水稻叶片中的SS有叶片特异性表达的SSⅡ-2和GBSSⅡ，此外还有SSⅠ、SSⅢa和低水平表达的SSⅡ-1及SSⅣb。在水稻叶片中，只有GBSSⅡ的表达具有典型的昼夜节律，同时GBSSⅡ和5511一2等基因的表达受氮饥饿和高糖水平诱导。在诱导淀粉合(成)酶基因表达时，氮饥饿信号通过糖信号途径完成，而高糖诱导淀粉合(成)酶基因的表达通过依赖于糖酵解的糖信号途径。 4通过SDS一PAGE蛋白分离、Westem杂交分析和蛋白质N一末端测序确定了水稻胚乳淀粉颗粒结合蛋白除了OsGBssl外还有05551、RBE3和OsSSn一3;水稻叶片淀粉颗粒结合蛋白有osGBSSll和055511一2。05551、RBE3、055511一3和055511一2既存在于可溶性部分也存在于颗粒结合部分。通过SDS一PAGE蛋白分离和Westem杂交分析表明在粕稻品种浙733胚乳中055511一3的蛋白水平高于粳稻品种浙农大104，并且高于本品种05551的含量，相反，在粳稻品种浙农大104胚乳中05551的蛋白质含量高于055511一3的含量;而Osssln蛋白水平在两个品种胚乳中无明显区别。这种釉稻和粳稻不同的OssSFOsssn一3活性比例可能是釉稻具有低碱消解度和高糊化温度的因素之一。 5讨论和展望了水稻等谷物淀粉合成关键酶基因的进化、组织特异性表达、对淀粉合成的贡献及其表达调控机制。