3.1.3碳水化合物类食品
利用基因工程来调节淀粉合成过程中特定酶的含量或几种酶之间的比例,从而达到增加淀粉含量或获得独特性质、品质优良的新型淀粉。高等植物体内涉及淀粉生物合成的关键性酶类主要有:ADP葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGlcpyrophosphorylase, AGPP),淀粉合成酶(Starchsynthase,SS)和淀粉分支酶(Starchbranchingenzyme, SBE),其中淀粉合成酶又包括颗粒凝结型淀粉合成酶(Granule-boundstarch synthase, GBSS)和可溶性淀粉合成酶(Solublestarch synthase, SSS)。
淀粉含量的增加或减少,对作物而言,都有其利用价值。增加淀粉含量,就可能增加干物质,使其具有更高的商业价值。减少淀粉含量,减少淀粉合成的碳流,可生成其它贮存物质,如贮存蛋白的积累增加。目前,在增加或减少淀粉含量的研究方面都有成功的报道。Stark等人利用突变的大肠杆菌菌株618来源的AGPP基因和CMV35启动子构建了一个嵌合基因,并把此基因导入烟草、番茄和马铃薯中去,结果得到极少的转达基因植物,表明AGPP基因的组成性表达对植物的生长、发育是有害的,它很可能改变了植物不同组织之间源库与沉积的关系。后来改用块茎特异表达的Patatin基因的启动子来构建嵌合基因,就得到了相当多的马铃薯,转基因马铃薯块茎中淀粉的含量比传统的马铃薯提高了35%。在减少淀粉含量方面,Mulle:等人利用含有不同启动子和反向连接的AGPP大或小亚基cDNA的融合基因构建表达载体,转化马铃薯。在35S加上反向连接的AGPP大亚基。DNA的融合基因转化植株中,叶片的AGPP活性仅为野生型的5%--30%,块茎中A GPP活性降得更低,活性仅为野生型的2%。分析转化植株淀粉含量,结果表明转化植株块茎淀粉含量仅为野生型的5%一3.5%。伴随这淀粉含量的下降,转化植株细胞内可溶性糖显著升高,蔗糖和葡萄糖分别占块茎干重的30%和8%。在已有的改变淀粉含量的研究之中,多数是针对AGPP的,反映出AGPP在控制淀粉合成速率方面的重要性。
淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。直链淀粉和支链淀粉的比例决定了淀粉粒的结构,进而影响着淀粉的质量、功能和应用领域。改变淀粉结构有着很多潜在的应用价值。高支链,低支链或低直链,高直链的淀粉都有着广泛的工农业用途。基因工程改变淀粉质量集中于对GBSS, SSS和SBE三种酶的操作上。Visse:等人利用反义RNA技术,向马铃薯中导入反向连接的GBSS基因,导致GBSS基因含量和活性下降,进而导致马铃薯块茎中直链淀粉含量减少70%-100%。相反,在无直链淀粉的马铃薯块茎中导入GBSS基因,成功地弥补了直链淀粉的缺乏。同样地利用反义RNA技术,在木薯、水稻等植物中,也获得了低(或无)直链淀粉的转化体。可以说,对GBSS的操作是控制直链淀粉的可靠途径。
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