基因工程改良淀粉品質

張霞煜

[摘 要] 在人們的營養與能量來源中，淀粉是非常重要的一種物質，同時它也是工業生產中的重要原料。而在淀粉應用研究中，淀粉的加工、使用以及合成等，一直是非常重要的內容。淀粉是馬鈴薯塊莖、糧食作物的種子以及植物塊根組成的主要成分，其含有重要的多糖。因此，對基因工程改良淀粉品質進行了深入的研究，并從淀粉含量、淀粉質量等兩個方面，詳細地闡述了基因工程改良淀粉品質的主要途徑。

[關 鍵 詞] 基因工程；淀粉；品質改良；途徑

[中圖分類號] Q789 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）28-0061-01

一、基因工程改變淀粉的含量

對于作物來說，淀粉含量的減少或者增加，都具有一定的利用價值。淀粉含量減少，淀粉的合成碳流就會減少，這樣就會導致其他物質生成或貯存，例如蛋白貯存積累量會增多，而淀粉含量增多，相應的干物質就會增加，這樣一來其商業價值就會變得更高。目前，在淀粉含量減少或者增加方面，相應的研究和報道也非常多。通過分析淀粉含量，我們發現，在煙草愈傷組織中，導入塊莖特異性載體轉化植物，就能得到較多的轉基因煙草愈傷組織。且在這些轉基因煙草愈傷組織中，平均淀粉含量占到了煙草干重的10.7%，而有的淀粉所占干重的比例達到了27%左右。但是在非轉基因的煙草中，淀粉的含量則僅占煙草干重的3.4%。同時應用這一表達載體對馬鈴薯進行進一步的轉化，就能得到一定的轉化植株，且這種植株中淀粉的平均含量能夠提高35%左右。而在對突變型的AGPP基因進行轉化的同時，也對野生型的AGPP基因進行轉化，結果表明，轉基因植物中沒有明顯增加淀粉的含量。

在淀粉含量減少方面，通過構建反向連接的AGPP小亞基cDNA以及不同啟動子的融合基因對載體進行表達，從而對馬鈴薯實現轉化。通過在35S加上AGPP反向連接的大亞基cDNA轉化植株的融合基因，其葉片上的AGPP活性只占到了野生型AGPP的5%～30%左右，而植物塊莖中的AGPP活性則下降得更多，只占到了野生型AGPP的2%。通過對轉化植株中所含淀粉量的分析，可以看出，在轉化植株中，其淀粉的含量只占到了野生型植株的0.5%～3.5%。在轉化植株中，隨著淀粉含量的不斷下降，其細胞中所含的可溶性糖含量也明顯上升。在植物塊莖中，葡萄糖以及蔗糖所占比例分別為8%和30%。在已有的研究淀粉含量改變的文獻中，大部分研究的是AGPP，且反映的是在控制合成淀粉速率中AGPP的重要作用。

二、基因工程改變淀粉的質量

在淀粉中，主要含有兩種淀粉，即支鏈淀粉和直鏈淀粉。其中，支鏈淀粉的主要特點是：水溶液具有較高粘度、分子量大，且高度分支等，一般其分子量是直鏈淀粉的1000倍，而直鏈淀粉的主要特點是：在水中加熱時，容易生成凝膠，分子量小，呈線狀。而淀粉粒的結構主要通過支鏈淀粉以及直鏈淀粉的含量比例來決定，且兩者含量比例對淀粉的功能、質量以及應用等也具有一定的影響，通過改變淀粉結構，能夠挖掘淀粉更多的應用價值。目前在淀粉中，高直鏈、低支鏈、高支鏈以及低直鏈等這幾種類型的淀粉，在工農業中的用途非常廣泛。

基因工程改變淀粉的質量，主要體現在三種酶的操作中，即SBE、SSS、GBSS等。一般情況下，通過將某個基因酶的反義結構或者正義結構導入，就能對細胞中酶的活性或者含量產生一定的影響，這樣就能達到控制淀粉結構的目的。例如，通過反義RNA技術，在馬鈴薯中將反向連接的GBSS基因導入，就會造成該基因的活性以及含量等下降，并造成在馬鈴薯塊莖淀粉中，直鏈淀粉的含量急劇下降。相反，如果馬鈴薯中沒有直鏈淀粉，這時將GBSS基因導入，就能有效地補充直鏈淀粉不足的情況。而在轉基因植株的花粉粒、氣孔保衛細胞以及根尖等處，也會存在直鏈淀粉，且植株塊莖中含有的直鏈淀粉占到了淀粉總量的20%左右。而在水稻以及木薯等植物中，采用反義RNA技術，也能得到一定的直鏈淀粉低轉化體。因此可以看出GBSS操作是對直鏈淀粉進行有效控制的可靠途徑。而目前在相關的文獻報道中，對于SBE以及SSS的操作，相應的研究和闡述還相對較少，這兩種操作主要應用于分析同工型酶的不同功能上。因此，要想研究SBE以及SSS操作在改變淀粉直鏈淀粉含量中的應用，還需要細致、廣泛地鑒定這兩種遺傳操作在同工型酶不同功能的差異。

綜上所述，通過對基因工程改良淀粉品質的研究和分析，可以看出，在改良淀粉品質方面，基因工程有十分重要的作用和意義。且在改變淀粉質量以及含量上，基因工程的作用不可或缺，因此對于基因工程改良淀粉品質的研究具有非常重要的意義。

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