基因工程改良淀粉品质

张霞煜

[摘 要] 在人们的营养与能量来源中，淀粉是非常重要的一种物质，同时它也是工业生产中的重要原料。而在淀粉应用研究中，淀粉的加工、使用以及合成等，一直是非常重要的内容。淀粉是马铃薯块茎、粮食作物的种子以及植物块根组成的主要成分，其含有重要的多糖。因此，对基因工程改良淀粉品质进行了深入的研究，并从淀粉含量、淀粉质量等两个方面，详细地阐述了基因工程改良淀粉品质的主要途徑。

[关 键 词] 基因工程；淀粉；品质改良；途径

[中图分类号] Q789 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）28-0061-01

一、基因工程改变淀粉的含量

对于作物来说，淀粉含量的减少或者增加，都具有一定的利用价值。淀粉含量减少，淀粉的合成碳流就会减少，这样就会导致其他物质生成或贮存，例如蛋白贮存积累量会增多，而淀粉含量增多，相应的干物质就会增加，这样一来其商业价值就会变得更高。目前，在淀粉含量减少或者增加方面，相应的研究和报道也非常多。通过分析淀粉含量，我们发现，在烟草愈伤组织中，导入块茎特异性载体转化植物，就能得到较多的转基因烟草愈伤组织。且在这些转基因烟草愈伤组织中，平均淀粉含量占到了烟草干重的10.7%，而有的淀粉所占干重的比例达到了27%左右。但是在非转基因的烟草中，淀粉的含量则仅占烟草干重的3.4%。同时应用这一表达载体对马铃薯进行进一步的转化，就能得到一定的转化植株，且这种植株中淀粉的平均含量能够提高35%左右。而在对突变型的AGPP基因进行转化的同时，也对野生型的AGPP基因进行转化，结果表明，转基因植物中没有明显增加淀粉的含量。

在淀粉含量减少方面，通过构建反向连接的AGPP小亚基cDNA以及不同启动子的融合基因对载体进行表达，从而对马铃薯实现转化。通过在35S加上AGPP反向连接的大亚基cDNA转化植株的融合基因，其叶片上的AGPP活性只占到了野生型AGPP的5%～30%左右，而植物块茎中的AGPP活性则下降得更多，只占到了野生型AGPP的2%。通过对转化植株中所含淀粉量的分析，可以看出，在转化植株中，其淀粉的含量只占到了野生型植株的0.5%～3.5%。在转化植株中，随着淀粉含量的不断下降，其细胞中所含的可溶性糖含量也明显上升。在植物块茎中，葡萄糖以及蔗糖所占比例分别为8%和30%。在已有的研究淀粉含量改变的文献中，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、基因工程改变淀粉的质量

在淀粉中，主要含有两种淀粉，即支链淀粉和直链淀粉。其中，支链淀粉的主要特点是：水溶液具有较高粘度、分子量大，且高度分支等，一般其分子量是直链淀粉的1000倍，而直链淀粉的主要特点是：在水中加热时，容易生成凝胶，分子量小，呈线状。而淀粉粒的结构主要通过支链淀粉以及直链淀粉的含量比例来决定，且两者含量比例对淀粉的功能、质量以及应用等也具有一定的影响，通过改变淀粉结构，能够挖掘淀粉更多的应用价值。目前在淀粉中，高直链、低支链、高支链以及低直链等这几种类型的淀粉，在工农业中的用途非常广泛。

基因工程改变淀粉的质量，主要体现在三种酶的操作中，即SBE、SSS、GBSS等。一般情况下，通过将某个基因酶的反义结构或者正义结构导入，就能对细胞中酶的活性或者含量产生一定的影响，这样就能达到控制淀粉结构的目的。例如，通过反义RNA技术，在马铃薯中将反向连接的GBSS基因导入，就会造成该基因的活性以及含量等下降，并造成在马铃薯块茎淀粉中，直链淀粉的含量急剧下降。相反，如果马铃薯中没有直链淀粉，这时将GBSS基因导入，就能有效地补充直链淀粉不足的情况。而在转基因植株的花粉粒、气孔保卫细胞以及根尖等处，也会存在直链淀粉，且植株块茎中含有的直链淀粉占到了淀粉总量的20%左右。而在水稻以及木薯等植物中，采用反义RNA技术，也能得到一定的直鏈淀粉低转化体。因此可以看出GBSS操作是对直链淀粉进行有效控制的可靠途径。而目前在相关的文献报道中，对于SBE以及SSS的操作，相应的研究和阐述还相对较少，这两种操作主要应用于分析同工型酶的不同功能上。因此，要想研究SBE以及SSS操作在改变淀粉直链淀粉含量中的应用，还需要细致、广泛地鉴定这两种遗传操作在同工型酶不同功能的差异。

综上所述，通过对基因工程改良淀粉品质的研究和分析，可以看出，在改良淀粉品质方面，基因工程有十分重要的作用和意义。且在改变淀粉质量以及含量上，基因工程的作用不可或缺，因此对于基因工程改良淀粉品质的研究具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]王舒.拟南芥AGPase基因转化玉米的研究[D].吉林大学，2013.

[2]姜晓娟.淀粉合成转录因子OsWRKYS2基因克隆、功能验证及表达特性研究[D].东北农业大学，2013.

[3]马丽荣.马铃薯淀粉代谢相关基因表达与淀粉品质研究[D].宁夏大学，2015.

[4]陈慧.基因工程技术在食品营养品质、风味改良中的应用[J].畜牧与饲料科学，2010（4）：27-28.