張霞煜

[摘 要] 在人們的營(yíng)養(yǎng)與能量來(lái)源中，淀粉是非常重要的一種物質(zhì)，同時(shí)它也是工業(yè)生產(chǎn)中的重要原料。而在淀粉應(yīng)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(nèi)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(duì)基因工程改良淀粉品質(zhì)進(jìn)行了深入的研究，并從淀粉含量、淀粉質(zhì)量等兩個(gè)方面，詳細(xì)地闡述了基因工程改良淀粉品質(zhì)的主要途徑。

[關(guān) 鍵 詞] 基因工程；淀粉；品質(zhì)改良；途徑

[中圖分類(lèi)號(hào)] Q789 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）28-0061-01

一、基因工程改變淀粉的含量

對(duì)于作物來(lái)說(shuō)，淀粉含量的減少或者增加，都具有一定的利用價(jià)值。淀粉含量減少，淀粉的合成碳流就會(huì)減少，這樣就會(huì)導(dǎo)致其他物質(zhì)生成或貯存，例如蛋白貯存積累量會(huì)增多，而淀粉含量增多，相應(yīng)的干物質(zhì)就會(huì)增加，這樣一來(lái)其商業(yè)價(jià)值就會(huì)變得更高。目前，在淀粉含量減少或者增加方面，相應(yīng)的研究和報(bào)道也非常多。通過(guò)分析淀粉含量，我們發(fā)現(xiàn)，在煙草愈傷組織中，導(dǎo)入塊莖特異性載體轉(zhuǎn)化植物，就能得到較多的轉(zhuǎn)基因煙草愈傷組織。且在這些轉(zhuǎn)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(dá)到了27%左右。但是在非轉(zhuǎn)基因的煙草中，淀粉的含量則僅占煙草干重的3.4%。同時(shí)應(yīng)用這一表達(dá)載體對(duì)馬鈴薯進(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化，就能得到一定的轉(zhuǎn)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(duì)突變型的AGPP基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也對(duì)野生型的AGPP基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化，結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因植物中沒(méi)有明顯增加淀粉的含量。

在淀粉含量減少方面，通過(guò)構(gòu)建反向連接的AGPP小亞基cDNA以及不同啟動(dòng)子的融合基因?qū)d體進(jìn)行表達(dá)，從而對(duì)馬鈴薯實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。通過(guò)在35S加上AGPP反向連接的大亞基cDNA轉(zhuǎn)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(guò)對(duì)轉(zhuǎn)化植株中所含淀粉量的分析，可以看出，在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化植株中，隨著淀粉含量的不斷下降，其細(xì)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(xiàn)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(zhì)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(diǎn)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(diǎn)是：在水中加熱時(shí)，容易生成凝膠，分子量小，呈線(xiàn)狀。而淀粉粒的結(jié)構(gòu)主要通過(guò)支鏈淀粉以及直鏈淀粉的含量比例來(lái)決定，且兩者含量比例對(duì)淀粉的功能、質(zhì)量以及應(yīng)用等也具有一定的影響，通過(guò)改變淀粉結(jié)構(gòu)，能夠挖掘淀粉更多的應(yīng)用價(jià)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(lèi)型的淀粉，在工農(nóng)業(yè)中的用途非常廣泛。

基因工程改變淀粉的質(zhì)量，主要體現(xiàn)在三種酶的操作中，即SBE、SSS、GBSS等。一般情況下，通過(guò)將某個(gè)基因酶的反義結(jié)構(gòu)或者正義結(jié)構(gòu)導(dǎo)入，就能對(duì)細(xì)胞中酶的活性或者含量產(chǎn)生一定的影響，這樣就能達(dá)到控制淀粉結(jié)構(gòu)的目的。例如，通過(guò)反義RNA技術(shù)，在馬鈴薯中將反向連接的GBSS基因?qū)?，就?huì)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(méi)有直鏈淀粉，這時(shí)將GBSS基因?qū)?，就能有效地補(bǔ)充直鏈淀粉不足的情況。而在轉(zhuǎn)基因植株的花粉粒、氣孔保衛(wèi)細(xì)胞以及根尖等處，也會(huì)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(shù)，也能得到一定的直鏈淀粉低轉(zhuǎn)化體。因此可以看出GBSS操作是對(duì)直鏈淀粉進(jìn)行有效控制的可靠途徑。而目前在相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道中，對(duì)于SBE以及SSS的操作，相應(yīng)的研究和闡述還相對(duì)較少，這兩種操作主要應(yīng)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(yīng)用，還需要細(xì)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(guò)對(duì)基因工程改良淀粉品質(zhì)的研究和分析，可以看出，在改良淀粉品質(zhì)方面，基因工程有十分重要的作用和意義。且在改變淀粉質(zhì)量以及含量上，基因工程的作用不可或缺，因此對(duì)于基因工程改良淀粉品質(zhì)的研究具有非常重要的意義。

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