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中科院分子植物优秀中心张鹏,实现高支链淀粉木薯遗传改良
2020-06-17 11:33:41

科研成果

木薯淀粉是食品、淀粉类化工产品和燃料乙醇的重要原料.进入21世纪,我国木薯原料年平均进口量为3000万吨,随着工业和产品升级的发展,对糯性和高链木薯淀粉的需求越来越迫切。获得这些新材料不再是一个梦想。6月1日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心张鹏发表植物生物学期刊封面研究论文,首次报道了支链淀粉含量高达50%的木薯研究新成果。

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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(zhaoetal.,biotechnologyandbioengineering,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(zhouetal.,scientificreports,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。

研究论文productionofvery-high-amylosecassavabypost-transcriptionalsilencingofbranchingenzymegenes的第一作者是博士。周文智和Dr.赵珊珊和张鹏研究员是本文的传播者。研究工作由植物分子遗传学国家重点实验室和上海陈山植物科学研究中心两个研究单位进行。该项目由国家重点研究开发计划、农业部现代农业产业技术体系、中国农业科学院科技创新项目和国家自然基金委员会资助。

研究员张鹏

Https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/jipb.12848