科研成果

木薯澱粉是食品、澱粉基化工產品及燃料乙醇等生產的重要原材料。進入21世紀，我國年均木薯原料進口量達3000萬噸鮮薯當量，並且隨着產業發展和產品升級，對糯性、高直鏈木薯澱粉的需求日益迫切。這些新材料的獲得已經不是夢，6月1日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心張鵬研究組在Journal of Integrative Plant Biology發表封面研究論文，首次報道了直鏈澱粉含量高達50%的木薯研究新成果。

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澱粉是由直鏈澱粉(amylose)和支鏈澱粉(amylopectin)組成的多聚糖化合物，並以半晶體澱粉粒的形式在植物儲藏器官富集。其組分影響澱粉的理化特性和應用潛力，因此開展木薯澱粉品質遺傳改良一直是育種家的目標。張鵬課題組前期通過對蠟質基因GBSSI的表達干擾，實現了糯性木薯的創制(Zhao et al., Biotechnology and Bioengineering, 2011)；通過對澱粉磷酸化關鍵基因GWD1的調控獲得低磷含量澱粉的木薯新種質(Zhou et al., Scientific Reports, 2017)。該團隊進一步的研究發現木薯澱粉分支酶BE1和BE2的植株時空表達模式迥異並且行使的功能不同：在儲藏跟中BE1白天高表達而BE2則在夜晚表達量最高，干擾BE1和BE2的表達都影響植株的正常生長，但僅下調BE2的表達引起儲藏根高直鏈澱粉的富集，影響鏈長分佈，並且改變澱粉粒的糊化特徵、晶體類型和熱力學特性；下調BE1的表達可改變澱粉粒的粒徑大小。這些結果表明BE1可能通過與其它澱粉合成酶的互作調控澱粉的富集，而BE2主要參與木薯儲藏根支鏈澱粉的合成。該研究創制的高直鏈木薯爲產業化應用提供了新原料和技術支撐。

該研究論文“Production of very-high-amylose cassava by post-transcriptional silencing of branching enzyme genes”共同第一作者爲周文智博士和趙姍姍博士，張鵬研究員爲論文的通訊作者，該研究工作由植物分子遺傳國家重點實驗室及上海辰山植物科學研究中心兩個研究單元共同完成。項目得到國家重點研發計劃、農業部現代農業產業技術體系、中國農科院科技創新工程、國家自然基金委等項目的支持。

張鵬 研究員

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

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