山药异淀粉酶基因克隆及其在淀粉代谢中的作用

作     者：赵令敏 张艳芳 邢丽南 葛明然 刘小燕 霍秀文 ZHAO Lingmin;ZHANG Yanfang;XING Li nan;GE Mingran;LIU Xiaoyan;HUO Xiuwen

作者机构：内蒙古农业大学园艺与植物保护学院内蒙古自治区野生特有蔬菜种质资源与种质创新重点实验室呼和浩特010019 鄂尔多斯市农牧业科学研究院内蒙古鄂尔多斯017000 

出 版 物：《西北植物学报》 (Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica)

年 卷 期：2022年第42卷第11期

页      面：1827-1834页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 0902[农学-园艺学] 090102[农学-作物遗传育种] 090202[农学-蔬菜学] 

基　　金：国家自然科学基金(31860558) 内蒙古自治区科技计划(2020GG0044) 

主　　题：山药 异淀粉酶 基因克隆 表达分析 

摘      要：为了明确异淀粉酶基因(ISA 3)在山药淀粉代谢中的作用,该研究以‘毕克齐’和‘大和长芋’山药为试验材料,测定了块茎中淀粉及组分含量和异淀粉酶活性等;采用RT-PCR技术克隆了ISA 3,并进行生物学分析及山药块茎不同膨大期和不同组织间ISA 3基因的表达等。结果表明:(1)山药‘大和长芋’的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量均显著高于‘毕克齐’,且两品种的淀粉含量随生长发育的变化均呈先升高后降低的趋势,并均于种植后120 d时达到最高,但‘毕克齐’的异淀粉酶(ISA)活性在整个膨大期均高于‘大和长芋’。(2)成功克隆获得山药ISA 3开放阅读框长1584 bp,编码527个氨基酸;ISA3为亲水性蛋白。(3)不同品种块茎在膨大时期的ISA 3基因表达趋势不同,‘毕克齐’中呈先显著上调随后下调,而在‘大和长芋’中表达总体下调,且在山药的叶、茎和块茎中均有表达,存在明显的组织特异性。(4)ISA活性与山药淀粉及支链淀粉含量呈显著和极显著正相关关系,但ISA活性与ISA 3的表达量呈负相关关系。研究表明,异淀粉酶参与了山药块茎中淀粉的合成,且主要对支链淀粉的合成起关键作用,ISA 3基因的表达可能对异淀粉酶活性和淀粉的合成起负调控作用。