淀粉生物塑料开始在我国规模化生产

最近,一种以谷物、薯类等植物淀粉为原料的生物塑料由武汉华丽环保科技有限公司自主研发并开始规模生产。该生物塑料中淀粉质量分数大于80％,使用后可100％回归大自然,对环境无毒无污染,该材料的性能及工业生产技术达到了国际先进水平。武汉华丽公司经过多年研究,通过化学和物理方法对淀粉进行改性和塑化,使其成为集刚性、韧性、柔性和弹性于一体的新型环保材料。据介绍,这种生物塑料的原料是淀粉,因此生产成本低,价格比国外的同类产品低1／3;另一方面由于它含淀粉80％以上,因此降解性能好,在自然环境条件下,它可以完全分解为二氧化碳和水,对环境不产生任何污染。     

玉米直链淀粉生物合成多基因转化载体构建

淀粉分支酶基因sbe是影响玉米直链淀粉含量的主要因素,淀粉分支酶分为3种即sbeI、sbeIIa和sbeIIb,其中sbeIIb对直链淀粉含量影响效应最大,抑制玉米淀粉分支酶sbeIIb基因的表达可减少支链淀粉的含量,从而达到提高直链淀粉的目的;ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)是直链淀粉合成的关键酶,通过提高AGP表达量同样可提高玉米直链淀粉含量。以此为目的分别克隆了sbeIIb一段375bp高度保守区,玉米SBE基因一段175bp内含子,AGP完整开放阅读框,大麦胚乳特异启动子和ADPG基因终止子。构建了sbeIIb基因正、反义的hpRNA发夹结构,将该发夹结构与上述基因分别连接到pCAM-BIA3301上;构建得到包含sbeIIb基因干扰结构与AGP基因过表达的pCAMB-RSA多基因胚乳特异表达载体。为此,pCAMB-RSA载体的成功构建将为高直链淀粉玉米的培育奠定基础。     

云南野生稻籽粒淀粉合成关键酶活性测定

为研究云南3种野生稻直链淀粉合成机制并利用其直链淀粉含量较低的优良品质,以云南3种野生稻和4种当地栽培稻为材料,研究野生稻灌浆期籽粒4种淀粉合成关键酶(包括ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成、颗粒凝结型淀粉合成酶、淀粉分支酶)活性变化。结果表明,野生稻中4种淀粉合成酶的变化趋势与栽培稻相似,但活性有较大差别。颗粒凝结型淀粉合成酶的活性与直链淀粉含量呈正相关,说明在野生稻中同样是由颗粒凝结型淀粉合成酶控制直链淀粉的合成。同时发现在同一灌浆期,同种材料中可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶的活性变化呈相反趋势,推测这两种酶之间可能在淀粉合成过程中存在某种反馈调节机制。     

生物塑料：新兴的朝阳产业

北京奥运会和残奥会虽然已经落下帷幕,但给世人留下了“绿色奥运”的理念和实践——奥运会使用的570万个垃圾袋全部采用全降解生物塑料,这种塑料袋以玉米淀粉为原料,丢弃后72天内即可自然分解为二氧化碳和水,不会对环境造成任何污染．奥运餐具将使用可降解生物塑料餐具;     

RNAi沉默淀粉分支酶基因SBEI对玉米直链淀粉合成的影响

淀粉分支酶(SBE)是淀粉合成的限速酶。为了研究SBEI沉默对直链淀粉合成的影响, 克隆了玉米(Zea mays)淀粉分支酶SBEI基因片段, 构建了SBEI的RNAi表达载体pBAC418, 用基因枪将其导入玉米自交系幼胚愈伤组织, 经木糖筛选获得了7株转化再生植株。利用FAD2 intron和xylA基因探针对T₀代再生玉米植株进行DNA dot blot和PCR-Southern检测, 证实5株为阳性植株, 其中4株正常结实。SBEI基因沉默对阳性再生玉米株系籽粒的含油量没有显著影响; 蛋白质含量显著高于受体对照; 总淀粉含量与对照相比无显著差异, 转基因株系直链淀粉含量平均提高了9.8%。     

RNAi沉默淀粉分支酶基因SEEI对玉米直链淀粉合成的影响

淀粉分支酶(SBE)是淀粉合成的限速酶.为了研究SBEI沉默对直链淀粉合成的影响,克隆了玉米(Zea mays)淀粉分支酶SBEI基因片段,构建了S8EI的RNAi表达载体pBAC418,用基因枪将其导入玉米自交系幼胚愈伤组织,经木糖筛选获得了7株转化再生植株.利用FAD2 intron和xylA基因探针对T<,0>代再生玉米植株进行DNA dot blot和PCR-Southern检测,证实5株为阳性植株,其中4株正常结实.SBEI基因沉默对阳性再生玉米株系籽粒的含油量没有显著影响;蛋白质含量显著高于受体对照;总淀粉含量与对照相比无显著差异,转基因株系直链淀粉含量平均提高了9.8%.     

碘使淀粉液变色的原理是什么？

答：淀粉以淀粉粒的形式储存在植物的根、茎、种子和果实等器官中。在酸的作用下淀粉的最终水解产物是葡萄糖。用热水溶解淀粉时,可溶的部分为直链淀粉,不溶的部分为支链淀粉。不同植物淀粉中直链淀粉和支链淀粉所含比例不同,如玉米淀粉中含直链淀粉的比例为27％,土豆淀粉中直链淀粉的含量为30％：豆类淀粉全为直链淀粉,糯米淀粉则全为支链淀粉。     

玉米种子发育过程中直链淀粉积累规律的分析

淀粉是玉米种子的主要组成成分,它包括直链淀粉和支链淀粉。支链淀粉的合成需要淀粉合成酶、分支酶和脱支酶的共同作用,而直链淀粉的合成则是在颗粒结合型淀粉合成酶的作用下进行的。颗粒结合型淀粉合成酶基因的突变造成玉米种子的腊质（糯性）表型。与支链淀粉合成的分子机制的研究相比,目前对玉米种子中直链淀粉合成的分子机制了解相对较少。以野生型黄早4玉米自交系和突变体糯玉米为实验材料,研究了种子不同发育时期直链淀粉的积累规律。通过碘染色的方法,观察了玉米种子发育过程中淀粉积累的形态变化。定量分析表明,从授粉后10d至25d,黄早4种子中直链淀粉的含量逐渐增加,同时颗粒结合型淀粉合成酶（GBSS）的活性逐渐提高;而在糯玉米中,直链淀粉和GBSS活性均未检测到。进而,通过RT-PCR方法,从黄早4种子中分离出编码GBSSI的cDNA片段。在授粉后10d至25d的玉米胚乳中均可检测到GBSSI的表达,而在胚中直到授粉后25d才检测到该基因表达的微弱信号。在糯玉米种子中没有检测到该基因的表达。研究结果表明,在玉米种子发育过程中,GBSSI基因的表达通过控制GBSS的合成,最终控制直链淀粉的合成。研究工作为理解玉米种子中直链淀粉合成的分子机制提供了重要信息。     

生物燃料专用转基因作物旨在提高收率的技术开发

作为生物质燃料的原料,正在进行旨在增加产量、提高生产效率的生物燃料专用转基因作物的技术开发。2011年2月,瑞士的大型种子企业先正达公司宣布,美国农业部批准其进行能够大幅度提高生物乙醇生产效率的玉米商业化种植。为了生产生物乙醇,首先要用酶将玉米等原料中的淀粉变成糖。而该公司开发的玉米被导入了这种酶的基因,玉米从长出来那天起就含有这种酶。     

帝斯曼和罗盖特将于2012年建成商业化规模的生物基琥珀酸工厂

全球生命科学和材料科学专业公司荷兰皇家帝斯曼和法国淀粉及淀粉衍生物公司罗盖特近日共同宣布,双方将合作建设商业化规模的工厂,生产源于非化石原料的化学结构单体——生物基琥珀酸,该产品将使化工行业的客户得以选择生态足迹较低的生物基方案,其应用包括从包装材料到鞋类产品等众多领域。     

稻米淀粉品质性状的资源筛选和相关基因初步鉴定北大核心CSCD

淀粉是稻米品质形成的主要理化基础,也是水稻品质改良的重要育种目标。本研究旨在挖掘包含不同淀粉含量的特异种质和鉴定其相关的基因型,为完善水稻淀粉合成调控网络及水稻优质育种工作提供有用信息。以江苏南京水稻种质资源国家野外科学观测研究站收集的119份种质资源为材料,运用改进的免煮简易法测定供试材料的直链淀粉含量;以直链淀粉含量极高、低的材料,利用开发的dCAPS分子标记鉴定其Wx基因型。测定直链淀粉含量极高的15份材料的抗性淀粉含量,并选取3份高抗性淀粉材料,以日本晴为对照,进行SSⅢa与SBEⅡb两个基因的序列比对和基因型鉴定。结果表明,改进的免煮简易法准确性与现行国标法结果相当,但操作更加简便容易。供试材料的直链淀粉含量大部分处于9.0%~33.0%之间,抗性淀粉含量位于1.0%~4.5%之间。dCAPS分子标记鉴定表明高直链淀粉材料的Wx基因型一般为Wxa型。通过序列比对,发现相对于日本晴,SSⅢa基因在3个高抗性淀粉材料(立新粳、南特号、郴晚3号)有3处共同突变,其中第三外显子+2362位为错义突变;SBEⅡb在2个高抗性淀粉品种(立新粳与南特号)第四外显子+96位检测到共同的错义突变。这些错义突变可能是导致水稻抗性淀粉含量增加的原因,这为下一步精确定向编辑目标基因,创制淀粉品质性状优异新种质奠定了基础。     

胚乳中淀粉的合成

禾本科植物胚乳内所含有的淀粉根据其结构、组成可以分为两类：直链淀粉（由α-1,4糖苷键连接的多聚D-葡萄糖）和支链淀粉（在以α-1,4糖苷键连接的主链上通过形成α-1,6糖苷键引入支链的多聚D-葡萄糖）。前者是以一种线性无序状态存在,而支链淀粉则是构成淀粉半晶体结构的主要成分。其中,除了负责合成作为糖基直接供体的ADP—Glc的酶AGPase外,直链淀粉中链的延伸反应由GBSSI完成,而支链淀粉的合成则相对复杂,需要SS、SBE、DBE、SP等一些酶的协同调控来共同完成。本文综述了胚乳中淀粉合成过程中所涉及的一些关键酶的研究进展,并对此研究领域进行了展望。     

玉米淀粉分支酶基因SBEⅡb高效沉默表达载体的构建及转化表达

淀粉分支酶（starch branching enzyme, SBE）是淀粉合成的限速酶。为了进一步研究SBEⅡb沉默对玉米生长及直链淀粉合成的影响,克隆了玉米（Zea mays）淀粉分支酶SBEⅡb基因片段,构建了SBEⅡb的发卡结构表达载体pTFU-SBEⅡb hairpin,用农杆菌介导法将其导入玉米HiⅡ幼胚中,经除草剂筛选获得了194株转化再生植株,其中4株结实,获得转基因种子35粒。T1代植株经PCR及试纸条检测获得3株阳性材料,半定量RT-PCR结果得出SBEⅡb的表达量降低,推断出基因表达水平降低对直链淀粉的合成具有正效应。     

植物淀粉用于制造塑料薄膜

植物淀粉不久即可用来替代石化产品,成为制造塑料薄膜的原料。从加工大豆等植物油的下脚料里获取的丙三醇,也可代替石化产品,用于丙烯塑料制造业中。美国农业部农业研究中心经过十年的研究证明,植物淀粉(如玉米淀粉)可以搅拌在塑料薄膜原料中,该薄膜可用作西红柿等高价值农作物的复盖物。该中心的科研人员说:“我们正在研究制造塑料薄膜的新配方,这种薄膜在农作物收获之后,可以被微生物分解掉。”     

不同类型玉米籽粒的营养品质及其与籽粒质地的关系

测定普通玉米、爆裂玉米、糯玉米和甜玉米4种类型玉米籽粒不同发育时期的直链淀粉、支链淀粉、总淀粉、可溶性糖和蛋白的含量,分析这些营养物质与角质率的关系。结果表明：灌浆期间4种类型玉米的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量呈上升趋势,总蛋白含量呈下降趋势,可溶性糖含量变化规律不明显。爆裂玉米的直链淀粉含量始终最高（4．7％-23．1％）,甜玉米（1．4％-4．6％）和糯玉米（2．3％-4．9％）的始终较低;甜玉米的支链淀粉含量一直最低（15．7％-35．5％）,除授粉10d以外,糯玉米的支链淀粉含量一直最高（65．5％-69．8％）;甜玉米总淀粉含量始终最低（17．1％36.1％）、总蛋白含量（15．2％-26．9％）和授粉30d后的可溶性糖含量最高（14．2％-17．6％）。高蛋白含量可能是爆裂玉米和甜玉米角质率高的原因,糯玉米的角质率低可能与支链淀粉含量高和蛋白积累少有关。     

美国孟山都公司重组农作物2002年的商品化目标

美国孟山都公司在最近发表的96年度年报中宣布,到2002年将商品化16种以上新的重组农作物.除目前开发的除草剂"Roundup"耐性和抗虫性的谷物外,子公司Calgene公司开发的改变脂质含量的油菜等也有很多.另外,预计2003年以后商品化的植物还包括正在进行开发的产生生物分解性塑料"Biopol"的植物和改良淀粉含量的马铃薯及有色棉花等.证明植物生物技术的应用从农药耐性和病害耐性品种的开发开始转向植物自身成分和机能的改良.     

一种改进的融合蛋白亲和层析纯化方法

用马铃薯淀粉柱可以直接分离麦芽糖结合蛋白-乳酸脱氢酶辅酶结合结构域融合蛋白,并得到满意的结果.它提纯的程度和吸附量都和商品交联直链淀粉亲和层析柱相比拟,但是成本却要低很多,而且从市场上买来的马铃薯淀粉就可以应用.它可以成为大规模生产的一种工艺路线.     

小麦地方品种淀粉颗粒结合蛋白及淀粉含量差异研究

淀粉颗粒结合蛋白包含了多种淀粉生物合成的关键酶,对作物淀粉品质有重要影响。本研究利用1D-SDS-PAGE,分离了74份四川、西藏及云南毗邻地区小麦的淀粉颗粒结合蛋白,对突变材料进行了分子标记检测,对总淀粉和直链淀粉含量差异进行了比较。发现供试材料中,在分子量57～130 kDa区域共有9种不同的蛋白条带。其中,2个条带可能为新的淀粉颗粒结合蛋白;存在12份Wx-B1缺失的自然突变体和3份稀有的SGP-B1缺失突变体;筛选到直链淀粉含量超过30%的材料2份,直链淀粉含量为15%左右的材料10份。这些材料为小麦淀粉品质改良及淀粉生化合成机理研究提供了基础。     

利用RNAi技术改良淀粉品质的研究进展

RNA干涉(RNAi)是由dsRNA引起的序列特异性基因沉默现象,在动、植物和真菌中广泛存在并被证实.具有的特异性、稳定性、高效、快速以及不改变基因组的遗传组成等特性,为RNAi这一新技术在植物的遗传改良等方面提供了一个强有力的手段.重点从RNAi的发现与淀粉品质相关的淀粉合成酶及其利用RNAi在提高直链淀粉含量、降低直链淀粉含量等品质改良研究方面进行了回顾并对其存在的问题作了初步探讨.     

玉米灌浆期水分差异供应对籽粒淀粉积累及其酶活性的影响

利用普通玉米(Zay mays)‘掖单22’和高油玉米‘高油115’,研究了灌浆期水分差异供应对籽粒淀粉及其组分积累、相关酶活性动态变化的影响。结果表明,两种类型玉米淀粉积累和酶活性动态变化趋势基本一致,但对水分的反应有差异。缺水提高了‘掖单22’籽粒中淀粉、支链淀粉含量,而直链淀粉含量下降,‘高油115’则是籽粒中的淀粉含量、支链淀粉和直链淀粉含量提高;充分供水使淀粉及其组分产量提高;叶片中蔗糖合成酶(SS)、磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性随水分供应水平而提高,尤其在授粉后10~30 d增幅更加明显。充分供水明显提高籽粒中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG-PPase)、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDPG-PPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉粒结合淀粉合成酶(GBSS)活性,缺水使籽粒中酶活性下降较早且迅速;SPS、ADPG-PPase、SSS酶活性对缺水反应比较敏感。