小麦籽粒灌浆过程中淀粉去分支酶的类型、活性及其纯化的研究

摘要

近年的研究发现，淀粉去分支酶(SDBE)在植物支链淀粉的合成过程中起着重要作用，SDBE的两种类型均参与胚乳支链淀粉的合成。但SDBE在淀粉合成过程中的作用机制至今尚未明确，特别是关于小麦中两类淀粉去分支酶的研究国内外均少有报道。本研究以总淀粉含量相近而支链淀粉含量差异较大的6个小麦品种为试验材料，研究了不同支链淀粉含量的小麦品种籽粒灌浆过程中两种淀粉去分支酶的活性变化，并对其进行了分离纯化及酶解产物分析，以期进一步了解淀粉去分支酶在小麦中的类型特点及在淀粉合成中的作用机制，为改善小麦品质提供理论基础。主要研究结果如下： 1.小麦灌浆过程中淀粉去分支酶的类型及活性变化以总淀粉含量差异不显著，但支链淀粉含量存在明显差异的6个小麦品种，即高支链淀粉、中支链淀粉、低支链淀粉三组为材料，对6个品种灌浆过程中淀粉去分支酶的类型及活性进行了测定。结果表明，在灌浆成熟过程中，两种淀粉去分支酶均存在于淀粉合成过程中；其活性都在15天左右达最高值，均是异淀粉酶活性呈单峰曲线，而极限糊精酶活性在小麦灌浆过程中大致呈“波浪形”的变化趋势，即灌浆开始阶段明显上升，至开花后的第15天左右达最大值，之后其活性略有下降，但在第25天左右又达到另一活性高峰，在小麦灌浆后期极限糊精酶还有较高的活性，由此可推断，极限糊精酶在籽粒灌浆后期淀粉形成“簇状结构”的去分支过程中起着更重要的作用。 2．小麦淀粉去分支酶的分离纯化及酶学性质研究采用硫酸铵沉淀法、DEAE-Cellulose离子交换层析和Sephadex G-100聚丙烯酰胺葡聚糖凝胶柱层析法对小麦中两种淀粉去分支酶分别进行了分离纯化，分别得到纯度较高的异淀粉酶和极限糊精酶。 异淀粉酶的酶学性质研究表明：该酶最适pH为6.0，最适温度为30℃，热稳定范围在30～40℃之间，其分子量大约为83kDa。 极限糊精酶的酶学性质研究表明：该酶最适pH为5.5，最适温度为50℃，热稳定范围在50～60℃之间，其分子量大约为100kDa。 甘油和巯基乙醇对两种酶均有稳定作用，纯化过程中能保持酶的活性，4℃下保存一个月，其活性仍在80％以上。 3．两种淀粉去分支酶对底物酶解产物分析高效液相色谱图谱表明，当以普鲁蓝为底物时，只有α-1，6糖苷键被切断，并且只生成麦芽三糖一种产物。以支链淀粉为底物时生成葡萄糖和糊精。

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摘要

第一章引言

1.1小麦籽粒淀粉

1.2淀粉合成及其关键酶

1.3植物支链淀粉

1.3.1植物支链淀粉的结构

1.3.2植物支链淀粉合成模型

1.4淀粉去分支酶

1.4.1淀粉去分支酶在支链淀粉生物合成中的作用

1.4.2淀粉去分支酶的类型

1.5酶蛋白分离纯化技术——离子交换层析

1.5.1工作原理

1.5.2离子交换层析条件的选择

1.6本课题研究的目的及意义

第二章小麦灌浆成熟过程中淀粉去分支酶活性变化的研究

2.1材料与方法

2.1.1试验材料

2.1.2试剂

2.1.3仪器

2.1.4试验方法与步骤

2.2结果与分析

2.2.1标准曲线的绘制

2.2.2淀粉去分支酶提取条件的优化

2.2.3不同小麦籽粒淀粉去分支酶活性的变化动态分析

2.3讨论

2.4结论

第三章淀粉去分支酶的分离纯化及酶学性质研究

3.1材料与方法

3.1.1材料

3.1.2方法

3.2结果与分析

3.2.1不同小麦籽粒淀粉去分支酶Native-PAGE

3.2.2淀粉去分支酶的分离纯化

3.2.3淀粉去分支酶的动力学特性

3.2.4小麦淀粉去分支酶对底物支链淀粉酶解产物分析

3.3讨论

3.4结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文