控制淀粉品質(zhì)的關(guān)鍵基因被找到

許多富含淀粉的食物都廣受大家的喜愛，比如土豆。但是過量攝取淀粉極易引發(fā)肥胖和糖尿病等。有一類淀粉卻是例外，那就是抗性淀粉，這類十分“個(gè)性”的淀粉不易被人體消化和吸收，在腸道中被微生物分解后能產(chǎn)生有益的短鏈脂肪酸。因此，提高淀粉中抗性淀粉的含量具有重要意義。

近日，丹麥哥本哈根大學(xué)的科研人員通過非轉(zhuǎn)基因的方法成功提高了馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉和抗性淀粉的含量，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了初步的解析。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際著名期刊Plant Biotechnology Journal 上。

已有研究表明，馬鈴薯的總淀粉中含有大約20%～30%的直鏈淀粉和70%～80%的支鏈淀粉，其中直鏈淀粉的含量與抗性淀粉的含量具有正相關(guān)性?？蒲腥藛T以一份具有高直鏈淀粉含量（隱性性狀）的野生型材料作為供體，與栽培馬鈴薯進(jìn)行雜交和多代回交，獲得了多份與栽培馬鈴薯在地上部分無明顯差異，但塊莖淀粉中直鏈淀粉和抗性淀粉的比例均顯著提高的回交材料。

科研人員推測(cè)在回交材料中出現(xiàn)隱性表型可能是由四倍體馬鈴薯栽培種中基因的劑量效應(yīng)引起，因此選取了15 份高直鏈淀粉含量的回交材料進(jìn)行基因組混池測(cè)序。通過SNP 雜合性分析找到了3 個(gè)具有明顯更低雜合的區(qū)域作為控制直鏈淀粉含量的候選區(qū)間?？蒲腥藛T在其中一個(gè)區(qū)間找到了兩個(gè)與淀粉合成相關(guān)的基因。

結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析，科研人員發(fā)現(xiàn)其中異淀粉酶基因在高直鏈淀粉含量的回交材料中的表達(dá)量下調(diào)了556 倍。通過對(duì)異淀粉酶進(jìn)行凝膠電泳和活性分析表明，高直鏈淀粉的回交材料與輪回親本比較，其異淀粉酶活性缺失。結(jié)合其它相關(guān)實(shí)驗(yàn)，科研人員推測(cè)，馬鈴薯中異淀粉酶的缺失可能是引起高直鏈淀粉含量的主要原因，但是其它基因在這一過程中也起到了一定的作用。

此次，通過基因組混池測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析，科研人員初步鑒定到了控制淀粉品質(zhì)的關(guān)鍵基因，為馬鈴薯品質(zhì)改良提供了新的基因資源，也為研究直鏈淀粉和抗性淀粉的形成機(jī)制提供了理論指導(dǎo)。