淀粉是人类食物和动物饲料的主要能量来源,也被广泛应用于环保、能源、化工、制药、医疗保健等领域,是具有极大经济价值的天然物质。淀粉合酶是淀粉合成中的关键酶,植物中的淀粉合酶有6种亚型,GBSS、SSⅠ、SSⅡ、SSⅢ和SSⅣ都同时具有糖基转移酶5（Glycosyltransferase 5;GT5）和糖基转移酶1（Glycosyltransferase1;GT1）结构域。课题组新鉴定出的SSⅤ亚型的GT1结构域发生了明显的序列改变,但该区域的序列保守性仍比其它非结构域区域高,将其命名为GT1-like结构域。课题组前期研究表明,具有GT1-like结构域的玉米淀粉合酶V（Zea mays starch synthase Ⅴ;ZmSSⅤ）有较高的淀粉合酶活性。拟南芥淀粉合酶Ⅴ（Arabidopsis starch synthase Ⅴ;AtSSⅤ）缺失了GT1结构域,不具有淀粉合酶活性,但其仍可负责淀粉颗粒的形成起始。植物SSⅤ的GT1结构域变化对酶活性和功能的影响及其影响机制等有待进一步研究。本研究通过测定原核表达的玉米、谷子和拟南芥淀粉合酶V（ZmSSⅤ、SiSSⅤ和AtSSⅤ）的酶活性,探究GT1-like结构域是否能够催化葡聚糖链的延伸。同时将ZmSSⅤ的GT1-like结构域更换为来自于ZmSSⅣ的典型GT1结构域,构建重组淀粉合酶ZmSSⅤ-GT1;在AtSSⅤ的C末端添加AtSSⅣ的典型GT1结构域,构建重组淀粉合酶AtSSⅤ-GT1。体外原核表达并测定酶活,比较分析GT1-like结构域与典型GT1结构域的酶活性差异。此外,通过对Zmss Ⅳ基因定点突变,分析了在GT1-like和典型GT1结构域中高度保守的关键氨基酸位点Y779对ZmSSⅣ酶活性的影响,对GT1-like结构域在序列变化较大的情况下依然具有活性的原因进行了推测。本研究从结构域和氨基酸位点两个层面探究了SSⅤ GT1-like结构域的功能,研究结果可为深入揭示淀粉合酶延伸淀粉链的分子机制提供基础数据。主要研究结果如下:1.利用E.coli BL21（DE3）菌株诱导表达出可溶性蛋白ZmSSⅤ、SiSSⅤ和AtSSⅤ。酶活测定后发现具有GT1-like结构域的ZmSSⅤ和SiSSⅤ都具有较高淀粉合酶活性,而不具有GT1-like结构域的AtSSⅤ没有淀粉合酶活性。2.利用E.coli BL21（DE3）菌株诱导表达出可溶性重组蛋白ZmSSⅤ-GT1和AtSSⅤ-GT1,酶活测定后发现ZmSSⅤ-GT1具有淀粉合酶活性,与包含GT1-like结构域的ZmSSⅤ的酶活性相当。而AtSSⅤ-GT1不具有淀粉合酶活性,推测是其缺少GT5与GT1结构域连接区域的保守基序所导致的,该基序可能对GT5与GT1结构域之间“夹缝”活性中心的形成具有重要影响。3.利用基因定点突变技术,将ZmSSⅣ 697号Lys突变为Gln、779号Tyr突变为Ser,利用E.coli BL21（DE3）菌株诱导表达出可溶性突变蛋白ZmSSⅣK697Q和ZmSSⅣY779S。与ZmSSⅣ相比,突变蛋白ZmSSⅣK697Q和ZmSSⅣY779S的活性分别下降78%和93%。ZmSSⅣ中K697与Y779对酶活性都有较大影响,Y779对ZmSSⅣ淀粉合酶活性影响大于K697。