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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)
1483
极限糊精
)(Delatte et al., 2005; Wattebled et al.,
2005)
。
James
等
(1995)
曾报道在玉米
su1
(
su1
在水稻、
玉米和小麦中编码
ISA)
突变体中，胚乳中支链淀粉
的积累显著降低。
Burton
等
(2002)
也报道在大麦中，
ISA-1
基因突变导致胚乳中支链淀粉生物合成受到
限制。人们还发现在导入
ISA
反义
cDNA
的转基因
植株胚乳中，
ISA
的含量明显下降，只有原来的
6%
，
而疏水性支链淀粉和水溶性聚葡萄糖含量却显著
增加
(Fujita et al., 2003)
。虽然关于
DBE
的研究有了
不少的进展，但是在甘薯中却还未查到相关报道。
因此，开展甘薯
DBE
基因的研究工作，了解
DBE
同工酶在甘薯中的各自作用对我们提高甘薯淀粉
品质和改善食用口味有着重要的作用。
6
小结
6.1
近年来淀粉合成酶的研究成果
近年来，人们对淀粉合成酶的研究已经取得了
很大的进展，尤其是克隆了不同作物中的淀粉合成
酶的相关基因，并对关键基因的种类和功能及其表
达调控研究都进行了较为深入的分析，大大提高了
人们对淀粉生物合成分子机理的认识。同时，人们
利用转基因技术获得了淀粉合成酶基因超量表达
的转基因植株，显著增加了淀粉的含量；并通过基
因缺失、突变、沉默等生物技术改变酶活性，使淀
粉结构和功能都发生了改变，获得了各种理化性状
的淀粉。
6.2
甘薯淀粉合成酶研究亟待解决的问题
虽然前人对淀粉合成酶的结构和功能进行了
大量的研究，但在甘薯领域其相关研究起步较晚，
还需要一段时间去研究淀粉合成酶在甘薯中的具
体结构和作用。现在我们仅停留在对甘薯
AGPase
、
GBSS
和
SBE
这
3
种淀粉合成酶的初步了解中，对
甘薯
SSS
和
DBE
的研究甚少。另外，对甘薯
AGPase
的大小亚基之间的互作关系、
GBSS
和
SBE
中同工
酶之间的相互作用，以及它们在淀粉生物合成代谢
途径中的调控机制还未完全了解，尤其是对基因转
录和翻译的相关研究较少。同时，甘薯作为异源六
倍体植物，其基因组结构较为复杂，每个淀粉合成
酶基因应该都存在着多个拷贝，但每个拷贝基因是
否都有表达，对淀粉生物合成的贡献作用是否相同
都还不清楚。除此之外，在不同的环境条件和栽培
措施下相同基因型甘薯品种淀粉合成酶基因的表
达差异以及在相同条件下不同基因型甘薯品种淀
粉合成酶基因表达差异的研究也较少，现阶段主要
对甘薯淀粉合成关键酶中的
AGPase
基因有了初步
研究，发现甘薯基因型的差异是引起
AGPase
差异
的主要影响因素。
除了这五种酶外，在淀粉生物合成代谢途径中
是否有其他的酶共同参与生化反应，比如淀粉酶、
异化酶、磷酸化酶等，目前还未得到明确结论
(
谭彩
霞等
, 2008)
。而
Tanaka
等
(2009)
曾报道将甘薯
SRF1
基因转入受体甘薯植株中并使其过量表达，发现相
同鲜重块根中转基因甘薯的淀粉含量高于野生型甘
薯，说明
SRF1
基因参与了淀粉合成代谢途径调控。
6.3
甘薯淀粉合成酶研究的意义
综上所述，既要继续加强甘薯淀粉合成酶基因
的相关研究，又要将此分子生物学研究与甘薯新品
种创新和品质改良结合起来，将理论研究更好的与
生产实践挂钩。这样才能培育出农艺综合性状良
好、抗病性强的高淀粉新品种，才能更好的服务于
甘薯产业的发展，对缓解
21
世纪即将面临的能源
危机具有重要的作用。
作者贡献
唐维和李强是本综述的设计和研究的执行人；唐维完
成资料分析，论文初稿的写作；张允刚、王欣和后猛参与本
综述的校对工作；李强和马代夫是项目的构思者及负责人，
指导论文写作与修改。全体作者都阅读并同意最终的文本。
致谢
本研究由国家科技支撑计划
(2009BADA7B03)
、国家高
技术研究发展计划
(2009AA10Z102)
、国家农业产业技术体
系
(CARS-11)
以及江苏省
“
六大人才高峰
”(2008201)
共同资
助。感谢两位匿名的同行评审人的评审建议和修改建议。
参考文献
Abel G.J.W., Springer F., Willmitzer L., and Kossmann J., 1996,
Cloning and functional analysis of a cDNA encoding a
novel 139 kDa starch synthase from potato (
Solanum
tuberosum
L.), Plant Journal, 10(6): 981-991
Bae J.M., and Liu J.R., 1997, Molecular cloning and
characterization of two novel isoforms of the small
subunit of ADP-glucose pyrophosphorylase from sweet
potato, Molecular & general genetics, 254(2): 179-185
Ball S.G., and Morell M.K., 2003, From bacterial glycogen to