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淀粉是光合作用的最终产物,主要贮藏于作物籽粒的胚乳中,胚乳淀粉的含量及结构决定作物的产量和品质。淀粉是由葡萄糖聚缩合形成多聚葡萄糖簇,进而形成半晶体结构的淀粉颗粒,颗粒堆叠成淀粉。玉米籽粒淀粉占其干重的70-80%,在造粉体中合成,以蔗糖作为碳源。蔗糖经水解形成G-1-P,在腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADP-glucose pyrophosphorylase EC 2.7.7.27;AGPase）的催化下形成ADPG,随后ADPG在转运蛋白的作用下进入造粉体,在淀粉合酶（Starch Synthase EC 2.4.1.21;SSs）、淀粉分支酶（Starch Branching enzymes EC 2.4.1.18;SBEs）、淀粉去分支酶（starch-debranching enzymes EC 3.2.1.68;DBEs）、淀粉磷酸化酶（Starch Phosphorylase EC 2.4.1.1;SPs）等蛋白的参与下完成多糖链的延伸、分支和分支修剪等,最终合成一定数量和结构的淀粉。其中,淀粉合酶参与淀粉链长的延伸,前人对淀粉合酶中可溶性淀粉合酶类亚家族SSI、SSII、SSIII的酶学特性及功能开展了大量研究,这三类亚型主要负责淀粉短链和中长链的延伸。近年来鉴定了SSⅣ和SSⅤ两个亚型,SSⅣ可能主要负责淀粉颗粒的起始形成,而SSⅤ的功能未见报道。本研究克隆了玉米淀粉合酶Ⅳ、Ⅴ（ZmSSⅣ、ZmSSⅤ）基因;分析了其组织表达特异性;运用原核表达系统,异源表达了具有淀粉合酶活性的可溶性蛋白,并进行了基本酶学特性分析;利用高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法进行链长分布测定;用亚细胞定位分析蛋白发生功能位置;为解析ZmSSⅣ和ZmSSⅤ在玉米体内的功能,构建过表达融合载体,农杆菌转化玉米幼胚,获得低代转基因植株。主要研究结果如下:1.以玉米自交系18-599授粉后15天的籽粒为材料,参照NCBI提供序列克隆出完整的ZmSSⅣ编码区序列,全长为2730 bp,编码909个氨基酸,分子量约为103.1KD,具有典型的淀粉合酶家族GT5和GT1保守结构域。ZmSSⅤ全长CDS为2106bp,编码701个氨基酸,分子量约为78.6 KD,运用SMART软件分析具有淀粉合酶家族GT5和GT1-like保守结构域。2.提取18-599不同组织RNA,定量PCR分析组织表达特异性表明,ZmSSⅣ在胚乳和叶片中表达量较高,根中表达量较低;ZmSSⅤ主要在籽粒中表达,在根中基本不表达。3.将ZmSSⅣ和ZmSSⅤ基因构建至原核生物融合表达载体PGEX-6T-1,在E.coli BL21（DE3）菌株进行体外翻译原核表达,成功表达出可溶性蛋白,并纯化出带有标签的融合蛋白,SDS-PAGE和Western-Blot检测其为目的融合蛋白,可用于后续淀粉合酶活性和特性分析。4.PGEX-6T-ZmSSⅣ和PGEX-6T-ZmSSⅤ融合蛋白能在ADPG存在的情况下延伸淀粉链长,表明所纯化蛋白具有淀粉合酶活性。酶学特性分析发现,ZmSSⅣ和ZmSSⅤ在pH=7.5和37℃条件下,淀粉合酶活性相对较高;这两种酶皆在以oyster glycogen type II为底物时活性最高,以麦芽三糖为底物酶活性最低。以玉米支链淀粉为引物,以不同浓度的ADPG测定ZmSSⅣ和ZmSSⅤ的淀粉合酶活性,利用双倒数作图法计算出米氏常数和最大反应速率,ZmSSⅣ的KmADPG值为0.282±0.045mmol/L,Ⅴmax值为0.124±0.005 nmol/min;ZmSSⅤ的KmADPG值为0.116±0.012mmol/L,Ⅴmax值为0.117±0.004 nmol/min。5.以牡蛎糖原为引物,分别测定ZmSSⅣ和ZmSSⅤ催化产物的链长分布,发现,ZmSSⅣ主要参与DP11-15和DP23-38的链长延伸过程,ZmSSⅤ在DP11-15和DP22-34区间行使功能。6.用35S启动子驱动ZmSSⅣ、ZmSSⅤ与eGFP的融合表达,转化进玉米黄化叶片的原生质体,在不同荧光下对原生质体细胞的发光情况观察发现,在GFP和Chlorophyll autofluorescence的混合下在叶绿体细胞中发出黄光,因此ZmSSⅣ和ZmSSⅤ定位于叶片的叶绿体中。