高直链淀粉谷物胚乳富含抗性淀粉,具有提高人体健康的功能和特殊的工业用途,因此高直链淀粉谷物的培育受到广泛关注。通过抑制淀粉分支酶基因表达可提高谷物胚乳直链淀粉含量,但这方面的研究主要集中在成熟籽粒淀粉特性的测定上,而抑制淀粉分支酶基因表达对发育淀粉和籽粒不同区域胚乳淀粉的影响尚不清楚。本研究以三个不同直链淀粉含量的常规水稻广陵香糯、武香9915和特青以及它们来源的抑制淀粉分支酶SbeⅠ/Ⅱb基因表达的转基因水稻为材料,分析比较了籽粒不同发育时期和不同区域胚乳淀粉的特性,并进一步研究了来源于特青的高直链淀粉水稻胚乳异形淀粉粒的消化特性,比较了高直链水稻淀粉和商品化的高直链玉米淀粉的结构与功能特性。本研究结果将为高直链淀粉作物的培育提供重要参考,也为高直链谷物淀粉的开发和利用提供重要依据。主要研究内容和结果如下：1、抑制淀粉分支酶基因表达对水稻胚乳发育淀粉特性的影响。从花后4、7、10、15、20和25 d及其成熟籽粒分离淀粉,研究了淀粉的碘吸收特性、分子量分布、晶体结构和淀粉酶的水解特性。结果表明,广陵香糯、武香9915和特青发育胚乳淀粉均为A型晶体。随着发育的进行,广陵香糯淀粉分子结构没有明显变化；武香9915和特青胚乳淀粉的直链淀粉含量不断升高,支链淀粉短侧链含量和分支度降低,到花后20 d趋于稳定。抑制淀粉分支酶基因表达的转基因水稻发育胚乳淀粉特性仅在发育前期(花后4 d)与对应的野生型水稻比较接近,但随着发育的进行,转基因水稻淀粉中的B型晶体逐渐积累,支链淀粉长侧链含量逐渐增加,支链淀粉分支度不断下降,武香9915和特青转基因水稻淀粉的直链淀粉含量逐渐增加。抑制淀粉分支酶基因表达对胚乳发育淀粉特性的影响在特青中表现得最明显。2、抑制淀粉分支酶基因表达对水稻籽粒不同区域淀粉特性的影响。从花后15、20和25 d及其成熟籽粒不同区域胚乳组织中分离淀粉,研究了籽粒不同区域淀粉的分子量分布、支链淀粉精细结构和晶体结构。结果表明,广陵香糯、武香9915和特青三个常规水稻,从花后15d到成熟期,籽粒不同区域胚乳淀粉分子量分布、支链淀粉精细结构和晶体结构没有明显不同。抑制淀粉分支酶基因表达导致籽粒从内部区域到外部区域,支链淀粉短侧链含量和分支度降低,而支链淀粉长侧链含量和侧链平均链长增加,直链淀粉和B型晶体含量逐渐增多。上述分子结构和晶体结构的变化发生在花后15d之前,在特青转基因水稻中表现得最明显。3、高直链淀粉水稻胚乳异形淀粉粒的消化特性。以特青来源的抑制淀粉分支酶SbeⅠ/Ⅱb基因表达的高直链淀粉水稻TRS为材料,从成熟籽粒中分离纯化多角形、多聚体、细长形和中空状等不同形态的淀粉粒,研究了它们的消化特性。结果表明,TRS异形淀粉粒具有显著不同的消化特性。细长形和中空状淀粉包含大量直链淀粉形成的无定形淀粉区域,该无定形淀粉在消化开始20 min内迅速被降解,但在2h之后显示出很强的消化抗性,消化动态曲线具有两相性。多角形和多聚体淀粉从0到8h的消化曲线是单相的,且多聚体比多角形淀粉更抗消化。多聚体、细长形和中空状淀粉是C型晶体,其内的B型晶体成分和支链淀粉长侧链提高了它们对消化的抗性。4、高直链淀粉水稻和玉米淀粉的分子结构和功能特性比较。比较分析了特青来源的抑制淀粉分支酶SbeⅠ/Ⅱb基因表达的高直链水稻淀粉、商品化的高直链玉米淀粉、普通水稻和玉米淀粉的分子结构和功能特性。结果表明,普通水稻和玉米淀粉为A型晶体,有相似的分子量分布和支链淀粉链长分布。高直链水稻和玉米淀粉分别为C型和CA型晶体,但高直链水稻淀粉比高直链玉米淀粉有更低的支链淀粉短侧链含量和分支度,更高的直链淀粉含量、支链淀粉长侧链含量和支链淀粉平均链长。高直链水稻和玉米淀粉比普通水稻和玉米淀粉有明显较低的糊化热焓、粘度和膨胀势,较高的糊化温度、糊化峰值时间和成糊温度。高直链水稻和玉米淀粉的不同结构也导致了不同的热力学特性、膨胀势和粘滞特性。高直链水稻和玉米淀粉比普通水稻和玉米淀粉具有更强的耐酸水解和耐酶水解的特性。高直链水稻的糊化和回生淀粉比高直链玉米的糊化和回生淀粉有更低的缓慢消化淀粉含量和更高的抗性淀粉含量。