香蕉既是一种重要的水果,也是重要的粮食作物。青香蕉的果肉中淀粉可以达到干重的70%左右,而淀粉作为重要的能量存储物,能给人及时补充能量。淀粉是一种结构复杂的多糖,根据糖链是否呈线性可以分为直链淀粉和支链淀粉两类。依据淀粉在人体内消化的快慢程度,可以分为抗性淀粉和非抗性淀粉。有别于其他水果,香蕉果肉中的抗性淀粉要高于常规的农作物和其他水果,抗性淀粉具有助消化、预防肠道疾病和降脂减肥等功效。高抗性淀粉含量的特性为香蕉加工产业带来希望,本研究着重阐明香蕉淀粉的合成与降解过程中果肉变化特征,从生理生化与分子水平研究变化机理。本研究以中蕉3号和东非高原蕉为实验材料,利用AOAC方法测定两种香蕉的总淀粉、抗性淀粉和直链淀粉含量,分析两种香蕉果实发育过程中淀粉分支酶的表达特征,利用酵母单杂交技术研究调控淀粉分支酶的转录因子;以香牙蕉、Plantain和粉蕉作为实验材料,测定香蕉果肉的总淀粉、抗性淀粉和直链淀粉含量,使用扫描电子显微镜观察淀粉颗粒形态变化特征,分析香蕉后熟过程中淀粉降解通路的相关基因表达特征,比较分析三种香蕉果实淀粉降解差异。主要结果如下:1.香蕉果实发育过程中,果肉中含水量明显下降,而且淀粉积累显著。在1-5周的时候,中蕉3号的抗性淀粉和非抗性淀粉大量积累;而1-3周的东非高原蕉抗性淀粉积累明显。两种香蕉直链淀粉积累有明显差异,中蕉3号的果实中直链淀粉逐步上升,最终维持在40%左右;而2-3周的东非高原蕉直链淀粉含量在20%左右,第4周急剧增长到35%。以上数据表明不同食用类型的香蕉淀粉积累方式不同。2.淀粉分支酶是淀粉合成途径中的一个关键酶。通过克隆和分析6个香蕉GBE基因全长序列,命名MaGBE,序列分析表明MaGBE1、MaGBE2、MaGBE4、MaGBE5和MaGBE6均含有α-淀粉酶催化结构域。进化树分析表明,MaGBE1属于I型,MaGBE2、MaGBE4和MaGBE6属于II型,MaGBE5属于III型。实时荧光定量PCR分析显示,MaGBE4在中蕉3号和EAHB的果实发育阶段一直维持高水平表达,MaGBE2相对其他亚型也有较高水平的表达,表明II型GBE是淀粉支链形成的关键酶。3.MaGBE4的启动子上有24个典型的调控元件,主要包含激素诱导表达相关的元件、组织特异性调控元件和胁迫应答相关转录因子等。使用酵母单杂交筛选调控MaGBE4表达的主要转录因子,发现NAC、锌指结构蛋白和亮氨酸拉链蛋白类转录因子参与调控MaGBE4的表达。4.香蕉果实成熟过程中,香牙蕉、Plantain和粉蕉的总淀粉和抗性淀粉含量明显下降。粉蕉的直链淀粉占总淀粉比例比较稳定,香牙蕉的直链淀粉比例从35%迅速下降到10%,而Plantain的直链淀粉比例是先升高后降低。结果分析发现,直链淀粉含量与抗性淀粉含量呈正相关。5.电子扫描显微镜下观察三种香蕉淀粉形态发现,香牙蕉和粉蕉的淀粉颗粒圆润,但粉蕉的淀粉颗粒大,Plantain的淀粉颗粒细长。采后软化的香蕉果实的淀粉颗粒明显变小。6.荧光实时定量PCR结果显示,β-淀粉酶是淀粉降解的主要酶,α-淀粉酶主要参与支链淀粉的降解,磷酸化依赖型淀粉降解是Plantain与香牙蕉淀粉降解的差异原因。综上所述,通过对香蕉果实淀粉的合成和降解研究,为培育高抗性淀粉含量的新品种以及食品加工提供理论基础。通过对关键淀粉分支酶(MaGBE4)的转录因子进行研究,从转录水平上研究淀粉分支酶的调控机制,为今后提高抗性淀粉奠定理论基础。发育完全的香蕉果实采收后明显发现淀粉含量下降,这种现象对于加工产业有一定的影响,合适的果实处理措施能够抑制淀粉降解。