新闻动态

高直链淀粉木薯的诞生

[2020-06-02]

木薯淀粉是食品、淀粉基化工产品及燃料乙醇等生产的重要原材料。进入21世纪,我国年均木薯原料进口量达3000万吨鲜薯当量,并且随着产业发展和产品升级,对糯性、高直链木薯淀粉的需求日益迫切。这些新材料的获得已经不是梦,近日,我中心张鹏课题组在Journal of Integrative Plant Biology发表封面研究论文,首次报道了直链淀粉含量高达50%的木薯研究新成果。

淀粉是由直链淀粉(amylose)和支链淀粉(amylopectin)组成的多聚糖化合物,并以半晶体淀粉粒的形式在植物储藏器官富集。其组分影响淀粉的理化特性和应用潜力,因此开展木薯淀粉品质遗传改良一直是育种家的目标。张鹏课题组前期通过对蜡质基因GBSSI的表达干扰,实现了糯性木薯的创制(Zhao et al., Biotechnology and Bioengineering, 2011);通过对淀粉磷酸化关键基因GWD1的调控获得低磷含量淀粉的木薯新种质(Zhou et al., Scientific Reports, 2017)。该团队进一步的研究发现木薯淀粉分支酶BE1和BE2的植株时空表达模式迥异并且行使的功能不同:在储藏跟中BE1白天高表达而BE2则在夜晚表达量最高,干扰BE1和BE2的表达都影响植株的正常生长,但仅下调BE2的表达引起储藏根高直链淀粉的富集,影响链长分布,并且改变淀粉粒的糊化特征、晶体类型和热力学特性;下调BE1的表达可改变淀粉粒的粒径大小。这些结果表明BE1可能通过与其它淀粉合成酶的互作调控淀粉的富集,而BE2主要参与木薯储藏根支链淀粉的合成。该研究创制的高直链木薯为产业化应用提供了新原料和技术支撑。

该研究论文“Production of very-high-amylose cassava by post-transcriptional silencing of branching enzyme genes”共同第一作者为周文智博士和赵姗姗博士,由植物分子遗传国家重点实验及上海辰山植物科学研究中心两个研究单元共同完成。项目得到国家重点研发计划、农业部现代农业产业技术体系、中国农科院科技创新工程、国家自然基金委等项目的支持。


001.jpg


参考文献:

Zhou W#, Zhao S#, He S, Ma Q, Lu X, Hao X, Wang H, Yang J, Zhang P* (2019) Production of very-high-amylose cassava by post transcriptional silencing of branching enzyme genes. Journal of Integrative Plant Biology 62(6): 832-846.

Zhou W, He S, Naconsie M, Ma Q, Zeeman SC, Gruissem W, Zhang P (2017) Alpha-glucan, water dikinase 1 affects starch metabolism and storage root growth in cassava (Manihot esculenta Crantz). Scientific Reports 7: 9863.

Zhao SS, Dufour S, Sánchez T, Ceballos H, Zhang P (2011) Development of waxy cassava with different biological and physico-chemical characteristics of starches for industrial applications. Biotechnology and Bioengineering 108(8):1925-35.

 


联系我们

上海市徐汇区枫林路300号新大楼1010室 
电话:021-54924097 
Email: juhaoqing@cemps.ac.cn

© Copyright 2009-2021 上海木薯生物技术中心 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 - All rights reserved.