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以往研究表明,植物淀粉生物合成过程中,淀粉分支酶(SBE)代谢α(1-4)葡聚糖中α(1-6)糖苷键合成,在α(1-4)直链中形成α(1-6)分枝链;大肠杆菌中,glgB编码糖原分支酶(GBE),GBE催化糖原分子中α(1-6)糖苷键合成,SBE与GBE调控机制不同导致糖原和淀粉结构及功能的不同:GBE植物体内表达对淀粉积累影响尚属未知。
为此,本实验室已分离了大肠杆菌中glgB基因,构建了组成型启动子驱动glgB的植物表达载体pC-gB;本研究转化glgB于淀粉植物马铃薯体内,筛选获得了表达glgB的转化株系,分析了其淀粉表型及变异,揭示了SBE与GBE同时表达对淀粉表型的影响;结果具体包括:
(1)优化农杆菌介导的马铃薯遗传转化方法,转化glgB于两个马铃薯基因型体内,基因组PCR筛选glgB阳性转化株系26株。Southern杂交结果显示,26个转化株系中,7株基因组中整合了单拷贝glgB,9株整合了双拷贝glgB,其余为glgB多拷贝。RT-PCR检测结果表明,有18株转化株系表达了glgB,
(2)表达了glgB转化株系淀粉表型测定分析表明,glgB体内表达可显著增加葡聚糖链中α(1-6)糖苷键的形成,即支链淀粉生物合成增加,且增加量随不同基因型变化。紫花白体内表达glgB,直链淀粉含量与对照组无明显变化,大西洋基因型表达glgB的4个株系直链淀粉含量极显著高于对照;
(3)转化株系淀粉粘度变化于36.12-388.06 mPa.s间,大西洋表达glgB的4个株系淀粉粘度极显著高于对照,淀粉粘度最高株系(DF6)其粘度高于对照12倍以上,株系DF3和DF6淀粉粘度显著高于DF5和DF2;紫花白基因型表达glgB的4个株系淀粉粘度极显著高于对照,其中,株系ZF7粘度高于对照15倍以上;株系ZF7和ZF8的粘度极显著高于ZF6和ZF10。
研究为揭示SBE与GBE在淀粉生物合成中功能的区别奠定基础。