作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2020/2/28 17:17:13
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控制淀粉品质的关键基因被找到了

 

许多富含淀粉的食物都广受大家的喜爱,比如土豆。但是过量摄取淀粉极易引发肥胖和糖尿病等。有一类淀粉却是例外,那就是抗性淀粉,这类十分“个性”的淀粉不易被人体消化和吸收,在肠道中被微生物分解后能产生有益的短链脂肪酸。因此,提高淀粉中抗性淀粉的含量具有重要意义。

近日,丹麦哥本哈根大学的科研人员通过非转基因的方法成功提高了马铃薯淀粉中直链淀粉和抗性淀粉的含量,并对其机理进行了初步的解析。相关研究成果发表在国际著名期刊Plant Biotechnology Journal上。

已有研究表明,马铃薯的总淀粉中含有大约20~30%的直链淀粉和70~80%的支链淀粉,其中直链淀粉的含量与抗性淀粉的含量具有正相关性。科研人员以一份具有高直链淀粉含量(隐性性状)的野生型材料作为供体,与栽培马铃薯进行杂交和多代回交,获得了多份与栽培马铃薯在地上部分无明显差异,但块茎淀粉中直链淀粉和抗性淀粉的比例均显著提高的回交材料。

科研人员推测在回交材料中出现隐性表型可能是由四倍体马铃薯栽培种中基因的剂量效应引起,因此选取了15份高直链淀粉含量的回交材料进行基因组混池测序。通过SNP杂合性分析找到了3个具有明显更低杂合的区域作为控制直链淀粉含量的候选区间。科研人员在其中一个区间找到了两个与淀粉合成相关的基因。

结合转录组分析,科研人员发现其中异淀粉酶基因在高直链淀粉含量的回交材料中的表达量下调了556倍。通过对异淀粉酶进行凝胶电泳和活性分析表明,高直链淀粉的回交材料与轮回亲本比较,其异淀粉酶活性缺失。结合其它相关实验,科研人员推测,马铃薯中异淀粉酶的缺失可能是引起高直链淀粉含量的主要原因,但是其它基因在这一过程中也起到了一定的作用。

此次,通过基因组混池测序和转录组联合分析,科研人员初步鉴定到了控制淀粉品质的关键基因,为马铃薯品质改良提供了新的基因资源,也为研究直链淀粉和抗性淀粉的形成机制提供了理论指导。

论文相关信息:https://doi.org/10.1111/pbi.13367

 
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