综述水稻抗性淀粉形成的遗传调控 [复制链接]

来源

MolPlant植物科学

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海和李家洋课题组合作在PlantCommunications杂志在线发表了题为“Resistantstarchformationinriceeneticregulationandbeyond”的综述，文章全面总结了影响水稻抗性淀粉形成的因素以及参与抗性淀粉形成的调控因子，并对如何提高水稻胚乳中抗性淀粉含量进行了展望。

抗性淀粉(Resistantstarch)是指淀粉中不能被健康人体小肠吸收和消化的部分，但能够在大肠中发酵产生大量对人体有益的短链脂肪酸。相较于普通淀粉，抗性淀粉在体内消化缓慢，因此在降低餐后血糖水平方面具有重要作用，有助于改善和预防糖尿病、肥胖症等多种疾病。抗性淀粉凭借其独特的生理功效逐渐成为近年来的研究热点。

抗性淀粉进一步可分为5类：RS1、RS2、RS3、RS4和RS5(图1)。RS1是指被细胞壁或其它组织包裹从而不能被淀粉酶消化的淀粉。RS2是指结构紧密且相对脱水的天然淀粉颗粒。RS3指糊化后冷却回生的淀粉。RS4一般指经过化学修饰产生新的化学键来改变淀粉的分子结构，从而增加对淀粉水解酶的抗性。RS5是一类新型的抗性淀粉，是指直链淀粉和脂类形成的复合物。抗性淀粉的形成受淀粉自身特性的影响，如：淀粉颗粒大小、晶体结构、直链淀粉含量、链长分布等因素。同时，抗性淀粉的形成也受胚乳中其它组分(蛋白质、脂类和糖)以及加工和储藏条件的影响。

图1.不同类型抗性淀粉结构示意图

到目前为止，已经报道了多个基因(GBSSⅠ、SSⅡa、SSⅢa、SBEⅡb等)直接参与水稻抗性淀粉的形成(图2)。例如，提高淀粉颗粒结合酶GBSSⅠ的酶活性能够增加水稻胚乳中的抗性淀粉含量；缺失淀粉合酶SSⅢa能够增加水稻胚乳中RS5的含量从而提高抗性淀粉含量；缺失淀粉分支酶SBEⅡb能够改变直链淀粉含量和支链淀粉的链长分布从而提高抗性淀粉含量。除了这些直接调控因子外，其它一些影响淀粉晶体结构、直链淀粉和支链淀粉比例、链长分布以及胚乳中蛋白质和脂质等含量的基因作为间接调控因子也参与水稻抗性淀粉的形成。抗性淀粉合成通路的解析有助于深入了解抗性淀粉形成的分子机制，为培育高抗性淀粉水稻品种提供帮助。

图2.水稻胚乳中抗性淀粉合成的调控网络

中科院遗传发育所李云海课题组博士后申莉莎为论文第一作者，李家洋院士和李云海研究员为论文共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划和中科院先导专项的资助

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