農(nóng)學(xué)院吳殿星教授課題組與中科院合作在PNAS發(fā)文揭示水稻抗性淀粉合成分子機(jī)理
中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士課題組與浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所吳殿星教授課題組合作，在抗性淀粉合成機(jī)理研究中取得突破性進(jìn)展。通過(guò)對(duì)水稻高抗性淀粉突變體的研究，分離鑒定了一個(gè)新的抗性淀粉基因SSIIIa（Soluble starch synthase，可溶性淀粉合酶）。該基因突變后顯著提高了水稻胚乳中抗性淀粉、直鏈淀粉、脂類(lèi)、直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合體含量以及糊化溫度，降低淀粉粘性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SSIIIa和Waxy（顆粒結(jié)合淀粉合酶）共同參與抗性淀粉的合成，SSIIIa對(duì)抗性淀粉的調(diào)控依賴(lài)于Waxy基因的高表達(dá)，在SSIIIa突變體背景下降低Waxy的表達(dá)導(dǎo)致抗性淀粉含量下降，直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合體的減少。綜合已有研究結(jié)果，該文提出SSIIIa突變后破壞了其與ADP-葡萄糖焦磷酸化酶AGPase、丙酮酸磷酸雙激酶PPDK、淀粉合酶SSIIa和淀粉分支酶SBEIIa、SBEIIb復(fù)合體的形成，通過(guò)對(duì)AGPase和PPDK活性的影響，分別促進(jìn)直鏈淀粉和脂類(lèi)的合成，最終通過(guò)形成直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合體提高了胚乳中抗性淀粉含量。該研究揭示了抗性淀粉合成的分子機(jī)理，并為培育高抗性淀粉水稻新品種提供了重要的遺傳資源與新途徑。
上述研究成果于北京時(shí)間10月18日在線發(fā)表于美國(guó)科學(xué)院院刊（PNAS，DOI:10.1073/pnas.1615104113，5年IF=10.285），李家洋和吳殿星為共同通訊作者。PNAS同時(shí)登載了菲律賓水稻研究所研究員R. Ordonio與日本名古屋大學(xué)教授M. Matsuoka所撰寫(xiě)的題為“Increasing resistant starch content in rice for better consumer health”（DOI:10.1073/pnas.1616053113）的專(zhuān)文評(píng)述，高度評(píng)價(jià)了該項(xiàng)工作的理論意義與潛在應(yīng)用價(jià)值。
目前，新的抗性淀粉基因SSIIIa及誘發(fā)突變體已在育種中實(shí)際利用，選育了不同秈粳稻類(lèi)型的糖尿病專(zhuān)用水稻新品種（系），申請(qǐng)了植物新品種權(quán)3個(gè)（其中已授權(quán)1個(gè)，浙輻111），授權(quán)了發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)，并開(kāi)發(fā)出適宜糖尿病食用的大米及系列深加工產(chǎn)品（宜糖米、宜糖米線、宜糖米餅、宜糖肽粉[流體食品與減肥食品]和浙商紅白酒）。該研究得到了科技部、省育種專(zhuān)項(xiàng)以及校水稻與主要經(jīng)濟(jì)作物科技聯(lián)盟等項(xiàng)目資助。
水稻抗性淀粉合成分子機(jī)制示意圖
論文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2016/10/17/1615104113
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