板栗坚果淀粉积累规律及淀粉分支酶的基因克隆与分析

发布时间：2018-06-27 06:28

本文选题：板栗 + 淀粉分支酶　；参考：《北京农学院》2017年硕士论文

【摘要】：板栗(Castanea mollissima Blume)为壳斗科栗属植物,素有木本粮食之称,是我国重要的经济林树种之一。板栗坚果的主要组成成分是淀粉,约占干重的46%~64%。板栗坚果中支链淀粉是总淀粉的主要组成成分,约占板栗总淀粉的70%。淀粉的含量及不同的分子组成显著影响板栗淀粉的特性,进而影响其加工品质。本试验以‘燕山红栗’为材料,研究板栗坚果不同发育时期的淀粉积累规律及其特性,分析淀粉合成的相关基因,挖掘影响支链淀粉合成的关键基因并进行蛋白分型。旨在研究板栗淀粉合成机理,为板栗品种改良与加工利用提供生物学基础。主要研究如下:1.板栗淀粉的性质。在坚果发育期,总淀粉含量的增加主要是由于支链淀粉的积累,在坚果成熟时,支链淀粉含量占总淀粉含量的76%。采用光学显微镜、扫描电镜、偏光显微镜、XRD衍射观察板栗坚果授粉后不同时期淀粉粒的形态,颗粒结构的变化。结果表明板栗种子淀粉粒形状差别较大,类型多,多呈鹅卵石状,前期不规则淀粉粒较多。淀粉颗粒表面光滑,无明显裂缝及孔洞。板栗淀粉具有明显的马耳他十字,为C型晶体。坚果发育时期淀粉颗粒平均大小呈增长趋势,在后期大淀粉粒的比重逐渐增加,但小淀粉粒(面积1-30μm2)仍然占据数量优势。淀粉颗粒在细胞内镶嵌分布,几乎占据细胞内的所有空间。随着板栗坚果的发育,板栗淀粉的糊化温度逐渐降低。2.淀粉合成相关基因的表达。通过对淀粉合成关键酶AGPase、GBSS、SSS、PUL、SBE的表达谱分析,SBE的表达量变化最为显著,其次是GBSS I、SSS I、SSS III。通过SBE、GBSS I、SSS I、SSS III表达量与淀粉糊化温度、淀粉颗粒大小及粒度比例等相关性分析,支链淀粉合成关键基因SBE与淀粉糊化温度表达呈负相关,而淀粉颗粒的增大与SBE正相关,表明SBE在淀粉积累中起着关键性的作用。荧光定量及半定量结果均表明SBE基因表达呈双高峰趋势。对SBE不同时期的酶活进行测定,酶活性变化先升高后降低。3.SBE蛋白分型及分析。通过native-PAGE及质谱分析,确立了板栗淀粉分支酶具有两个亚型,命名为SBE I及SBE II,其全长分别为2460 bp(NCBI序列号:KY429029)与2595 bp(NCBI序列号:KY429029)。通过western-blot检测SBE不同时期表达量,SBE I及SBE II在坚果发育时期蛋白含量均呈现双高峰的表达趋势,在授粉后68天和80天出现峰值。SBE I及SBE II的3D结构及保守域预测表明二者均具有一个N端保守域、C端保守域和中间的桶状淀粉酶催化域。
[Abstract]:In this experiment , the starch content and its properties were studied by means of optical microscope , scanning electron microscope , polarization microscope and XRD diffraction . The expression of SBE was negatively correlated with starch gelatinization temperature , while the increase of starch granule was related to SBE , indicating that SBE plays a key role in the accumulation of starch . Both quantitative and semi - quantitative results indicate that SBE gene has two subtypes , which are named SBE I and SBE II . The total length of SBE is 2460 bp . The expression of SBE I and SBE II showed double peak expression during the development of nuts by western - blot . The peak values of SBE I and SBE II appeared at 68 and 80 days after pollination . The 3D structure and conservative domain prediction of SBE I and SBE II showed that both had an N - terminal conservative domain , a C - terminal conservative domain and an intermediate barrel - like amylase catalytic domain .
【学位授予单位】：北京农学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S664.2

【参考文献】