成都生物所在揭示青稞籽粒淀粉特性机理研究中获进展
来源:农业生物技术中心
作者:潘志芬
时间:2014-11-24
青稞,即裸大麦,在青藏高原被称为青稞。青稞是藏区的第一大粮食作物,是藏区粮食安全和人民健康的重要保障,同时也是特色藏族文化的重要载体。由于青稞对藏区的稳定和经济发展有着不可替代的重要地位,我国青稞的研究和利用已受到日益广泛的重视。另外,近年来的研究已认可青稞是 -葡聚糖含量最高的禾谷类作物,具有突出的保健功能,青稞已开始成为重要的功能性食品及饮料的加工原料而备受关注。淀粉是青稞籽粒中的主要成分(约占干物质的60-70%),对青稞的加工、利用和营养价值有很大的影响,而淀粉中的直链淀粉含量是影响淀粉物化特性和功能特性的关键因素,其合成主要由Waxy基因所控制。
中国科学院成都生物研究所余懋群研究员课题组的李俏博士、潘志芬副研究员等克隆了来自青藏高原的34份青稞材料的Waxy基因全长,对其DNA序列多态性、RNA转录水平、GBSSI的表达水平及这些材料的淀粉特性进行了研究。在所获得的34份青稞Waxy基因的DNA序列中共发现了116个多态位点,其中包含了39个新发现的多态位点。本研究揭示了在研究材料中存在三种主要的Waxy基因影响淀粉特性的分子机制:(1)Waxy基因中大片段缺失(5’UTR区约400bp的缺失、内含子1中约190bp的缺失)使该基因的表达下调,降低直链淀粉的含量,继而影响淀粉的功能;(2)Waxy基因中外显子关键SNP位点突变(C2453 – to – T或G3935– to – T)使该基因不表达或表达产物失活,从而形成无直链淀粉的糯青稞;(3)Waxy基因中外显子关键SNP位点突变不影响基因的表达和直链淀粉的合成,可能影响支链淀粉的结构从而改变淀粉特性。另外,本研究还发现了淀粉特性差异极大的青稞材料,如直链淀粉含量为0~33.76%,淀粉的膨胀势为11.52~21.03,淀粉的峰值糊化温度67.10 ~92.80 ,峰值粘度519~1042BU,到达峰值粘度的时间2.30~7.00 min, 崩解值79.00~622 BU。这些淀粉特性差异显著的材料在青稞加工与利用中将发挥重要的作用,为青稞增值显示出强大的潜力和优势。
该研究结果Effect of Wide Variation of the Waxy Gene on Starch Properties in Hull-less Barley from Qinghai-Tibet Plateau in China发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry。
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Figure 2. Starch pasting profiles of selected barley accessions