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高直链淀粉是天然抗性淀粉食品的主要来源,可以有效地改善人体肠道健康,预防糖尿病,心血管疾病的发生。水稻是我国主要的粮食作物,但是常规水稻胚乳淀粉中抗性淀粉含量较低,通过反义RNA技术抑制淀粉分支酶基因Sbel/Ⅱb表达可以显著提高直链淀粉含量,培育高直链抗性淀粉水稻新品种。转基因水稻淀粉粒结构特性研究结果可以作为高直链淀粉水稻培育和加工应用的重要依据。本文选择不同直链淀粉含量的水稻品种及其抑制Sbel/Ⅱb基因表达的转基因品种,研究结构特性变化情况。继而从中选择与亲本相比结构变化最大,直链淀粉含量最高的转基因水稻品种TRS,应用一系列研究手段,探索高直链水稻淀粉粒的酸水解,酶水解,体内外消化的机理,并成功地从高直链TRS成熟籽粒胚乳不同区域分离出异形淀粉粒,研究其理化性质差异。主要研究内容及结果如下：1-抑制Sbe1/Ⅱb表达对不同直链淀粉含量水稻淀粉粒结构的影响淀粉分支酶是支链淀粉分支形成的关键酶,突变或抑制淀粉分支酶基因表达可以有效地提高禾谷类作物胚乳中的直链淀粉含量。本文中我们选取了糯稻、低直链和高直链淀粉含量的三种常规水稻广陵香糯(GLXN)、武香9915(WX)和特青(TQ)及其抑制SBE Ⅰ/Ⅱb基因表达的转基因水稻(分别为：GLXN-SBE Ⅰ/Ⅱb,WX-SBE Ⅰ/Ⅱb,TQ-SBE Ⅰ/Ⅱb(TRS)),研究了抑制SBE基因表达对不同AC水稻品种胚乳淀粉粒结构特性的影响。结果表明,转基因品种AC明显高于亲本,尤其是高直链品种TQ的转基因品种,直链淀粉含量从亲本的28.1%升高至58.1%。糯稻与低直链转基因品种淀粉粒形状没有变化,大小略小于亲本,但是TQ-SBE Ⅰ/Ⅱb胚乳中产生了形状变异的淀粉粒,即异形淀粉粒。利用X-射线衍射(XRD、,衰减全反射一傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR),固体核磁共振波谱(’3C CP/MAS NMR),小角度X-射线散射(SAXS)等技术手段对淀粉粒的有序结构特性进行了一系列研究,结果表明,转基因水稻品种晶体片层厚度增加,结晶度、双螺旋含量、晶体片层散射峰强度降低,淀粉粒外层区域短程有序结构改变。上述淀粉结构差异在高直链淀粉品种TQ及其转基因品种TQ-SBE Ⅰ/Ⅱb之间表现最为明显。抑制分支酶表达对淀粉粒的晶体类型也有影响,糯稻和低直链的转基因品种淀粉由A-型晶体转变为CA-型晶体,而来源于TQ-SBE Ⅰ/Ⅱb淀粉由A-型转变为C-型。2.高直链淀粉水稻TRS胚乳异形淀粉粒的提取与结构特性分析高直链淀粉作物中通常会存在形态和性质都有差异的异形淀粉粒。TRS成熟籽粒胚乳中异形淀粉粒呈现区域性分布,本研究中,我们对TRS成熟籽粒胚乳进行区域性分割,采用让淀粉粒在不同浓度的甘油水溶液中离心沉降的方法,从胚乳不同区域分离纯化出了多角形、多聚体、细长形和中空状四种形态的淀粉粒,成功的分离方法为我们进一步研究异形淀粉粒的结构特性提供了可能性。对异形淀粉粒理化性质研究结果表明,多角形淀粉粒直链淀粉含量最低,支链淀粉短侧链含量高,分支度高,晶体类型为A-型。多聚体淀粉粒直链淀粉含量高于多角形淀粉粒,支链淀粉长侧链含量、相对结晶度和双螺旋含量均较高,晶体类型为C-型。细长形淀粉粒直链淀粉含量高于TRS总淀粉,支链淀粉的分支度和相对结晶度均较低,晶体类型为C-型。中空状淀粉粒在异形淀粉粒中直链淀粉含量最高,无定形成分含量和直链-脂类复合物含量很高,支链淀粉短侧链含量和分支度、双螺旋含量都较低,没有晶体结构。这些结构上的差异也是导致异形淀粉粒热力学性质差异明显的原因。3.酸水解对高直链淀粉水稻TRS胚乳淀粉粒有序结构和热力学性质的影响酸水解是淀粉加工中的必要手段也是研究淀粉粒内部结构的重要方法。本研究中,利用凝胶渗透色谱(GPC)、高效离子交换色谱(HPAEC)、13C CP/MAS NMR、XRD差示量热扫描(DSC)等技术研究了高直链淀粉水稻TRS酸解淀粉的结构特性和热力学性质变化。研究结果表明,淀粉的酸水解分为初期的快速降解阶段和随后的缓慢降解阶段。淀粉酸水解中,首先降解的是直链淀粉成分,其次是支链淀粉的A链和短B链。相对双螺旋含量和相对结晶度在酸解的初期迅速升高,随后缓慢上升。随着酸解的进行,初始糊化温度降低,峰值和终止糊化温度升高。糊化晗在降解初期阶段上升,随后逐渐降低。酸解淀粉的膨胀势降低而水溶性升高。4.α-淀粉酶和葡萄糖苷酶酶解对高直链水稻TRS胚乳淀粉粒结构特性的影响淀粉粒的酶解在生理过程和工业加工过程中都是广泛存在的。本文中利用扫描电子显徽镜(SEM)、DSC、XRD、13C CP/MAS NMR、和ATR-FTIR技术研究了常规水稻TQ及其转基因品种胚乳淀粉粒TRS在猪胰腺a-淀粉酶(PPA)和黑曲霉葡萄糖苷酶(AAG)酶解后的形态和结构变化。淀粉的PPA酶解结果表明,TQ降解速率明显高于TRS,酶解过程中,PPA首先在淀粉粒表面产生孔道,继而进入淀粉粒内部,由内而外的降解淀粉粒。相对TQ淀粉粒外部区域而言,TRS淀粉粒外围环带和内部亚颗粒的外部区域对PPA酶解具有更高的抗性,TQ淀粉粒的无定形结构和晶体结构(包括短程有序和长程有序结构)同时降解,TRS淀粉粒中A-型晶体比B-型晶体更易降解。TRS淀粉长程有序结构比无定形结构降解速率更高,而无定形结构的降解又快于短程有序结构。淀粉的AAG酶解结果表明,AAG酶解TQ淀粉是从淀粉粒表面开始的,而酶解TRS淀粉粒是从内部开始的。TQ与TRS酶解淀粉无定形结构含量,有序结构和单螺旋含量降低,糊化晗升高。TRS淀粉粒中A-型晶体成分比B-型成分更易降解。这些结果表明TRS外围环带和亚颗粒外部区域中分布的B-型晶体结构和短程有序结构是其抗PPA、AAG酶解的原因所在。5.体内外消化对高直链水稻TRS胚乳淀粉结构特性的影响本研究中,对水稻品种TQ及其转基因品种TRS成熟籽粒胚乳淀粉进行体外消化实验和大鼠体内消化实验,并利用DSC、XRD、13C CP/MAS NMR和ATR-FTIR等技术研究了体外消化不同时期残留物和大鼠消化道不同位置消化物的结构特性。研究结果表明,TQ淀粉无论在体内还是体外消化中都比TRS淀粉更易被消化,但是其消化后的有序结构特性变化不明显,这说明其晶体结构和非晶体结构同时被降解。TRS淀粉体外消化率明显低于TQ,而且不能在大鼠小肠内消化完全,结构特性测定结果表明,TRS淀粉无定形成分和长程有序成分同时被降解,但是淀粉粒外围区域的短程有序(双螺旋结构)在消化后有所增加。TRS淀粉粒中A-型晶体比B-型晶体更易降解。以上结果表明,分布在TRS淀粉粒外围区域的B-型晶体成分和短程有序结构是导致其抗消化的原因