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分子植物育种
(
网络版
), 2011
年
,
第
9
卷
,
第
1479
-
1485
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2011, Vol.9, 1479
-
1485
http://mpb.
5th
.sophiapublisher.com
1479
研究评述
A Review
甘薯淀粉合成关键酶及其基因结构与功能的研究进展
唐维
,
李强
,
张允刚
,
王欣
,
后猛
,
马代夫
中国农科院甘薯研究所
/
江苏徐州甘薯研究中心
,
徐州
, 221121
通讯作者
: instrong@163.com;
作者
分子植物育种
, 2011
年
,
第
9
卷
,
第
65
篇
doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0065
收稿日期：
2011
年
03
月
12
日
接受日期：
2011
年
04
月
28
日
发表日期：
2011
年
05
月
31
日
这是一篇采用
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,
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唐维等
, 2011,
甘薯淀粉合成关键酶及其基因结构与功能的研究进展
,
分子植物育种
Vol.9 No.65 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0065)
摘
要
本文主要介绍五种负责淀粉生物合成和加工的关键酶：
ADP
-葡萄糖焦磷酸化酶
(AGPase)
、颗粒结合淀粉合成酶
(GBSS)
、可溶性淀粉合成酶
(SSS)
、淀粉分支酶
(SBE)
、淀粉去分支酶
(DBE)
以及它们在甘薯中的研究进展。目前，在甘薯中
仅有少量关于
AGPase
、
GBSS
、
SBE
的报道，而且对
SSS
和
DBE
的研究也甚少。提出应该加大对这五种淀粉合成关键酶的
研究力度，从而为选育高淀粉甘薯品种提供必要的理论基础。
关键词
甘薯
; ADP-
葡萄糖焦磷酸化酶
;
颗粒结合淀粉合成酶
;
可溶性淀粉合成酶
;
淀粉分支酶
;
淀粉去分支酶
Advances on Structure and Function of Key Enzymes and Genes Involved in
Starch Biosynthesis in Sweetpotato
Tang Wei , Li Qiang , Zhang Yungang , Wang Xin , Hou Meng , Ma Daifu
Sweetpotato Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences/Jiangsu Xuzhou Sweetpotato Research Center, Xuzhou, 221121, P.R. China
Corresponding author, instrong@163.com;
Authors
Abstract
In this paper, five key enzymes responsible for starch biosynthesis, ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase),
granule-bound starch synthase (GBSS), soluble starch synthase (SSS), starch branching enzyme (SBE) and starch debranching
enzyme (DBE), are introduced and their recent research advances in sweetpotato are reviewed. Now there are only several recent
reports on AGPase, GBSS and SBE, and few researches are available on SSS and DBE. So more researches are required to gain
further insight into the five key enzymes and to provide theoretical foundation for breeding high-starch sweetpotato lines.
Keywords
Sweetpotato; AGPase; GBSS; SSS; SBE; DBE
研究背景
淀粉是一种重要食品原料和生物资源，它广泛
存在于各种植物中，并且人类自身所消耗的能量
50%
都来源于淀粉
(Martin and Smith, 1995)
。除此之
外，淀粉在工业中作为一种低成本、多用途、可生
物降解的原料以及生物能源物质具有重要的利用
价值，并且在市场上的需求与日俱增
(Buleon et al.,
1998; Morell and Myers, 2005)
。虽然淀粉无论是作
为食品原料还是工业原料都有着巨大的经济价值
和重要作用，但是关于淀粉生物合成的机理我们还
未完全了解。
现今，人们已经发现
5
种负责淀粉生物合成的
关键酶类
(
图
1)
：
ADP-
葡萄糖焦磷酸化酶
(AGPase)
、
颗粒结合淀粉合成酶
(GBSS)
、可溶性淀粉合成酶
(SSS)
、淀粉分支酶
(SBE)
以及淀粉去分支酶
(DBE)
。
AGPase
能够催化葡萄糖-
1
-磷酸
(G1P)
和三磷酸腺
苷
(ATP)
反应生成焦磷酸
(PPi)
和
ADP
-葡萄糖
(ADPG)
，而
ADPG
是淀粉生物合成的重要底物，
它直接影响着淀粉生物合成的速度和效率。据报
道，在的淀粉生物合成代谢途径中，豌豆组织中的
AGPase
的贡献值在
30%
至
55%
之间，而且其淀粉
的 积累量
AGPase
的积 累量 表现出 正相 关
(Sweetlove et al., 1999)
。
GBSS
可以通过
-
1,4
-
D
-
糖苷键将
ADPG
中的葡萄糖残基加到引物的非还
原端，能够延长葡聚糖的直链。
SSS
则主要是延长
其支链，它是通过
-
1,4
-
D
-糖苷键将
ADPG
中的葡