不同品種香蕉果肉中淀粉積累和降解機制差異的分析.pdf

1、香蕉既是一種重要的水果，也是重要的糧食作物。青香蕉的果肉中淀粉可以達(dá)到干重的70％左右，而淀粉作為重要的能量存儲物，能給人及時補充能量。淀粉是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多糖，根據(jù)糖鏈?zhǔn)欠癯示€性可以分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩類。依據(jù)淀粉在人體內(nèi)消化的快慢程度，可以分為抗性淀粉和非抗性淀粉。有別于其他水果，香蕉果肉中的抗性淀粉要高于常規(guī)的農(nóng)作物和其他水果，抗性淀粉具有助消化、預(yù)防腸道疾病和降脂減肥等功效。高抗性淀粉含量的特性為香蕉加工產(chǎn)業(yè)帶來希望，本研究

2、著重闡明香蕉淀粉的合成與降解過程中果肉變化特征，從生理生化與分子水平研究變化機理。
　　本研究以中蕉3號和東非高原蕉為實驗材料，利用 AOAC方法測定兩種香蕉的總淀粉、抗性淀粉和直鏈淀粉含量，分析兩種香蕉果實發(fā)育過程中淀粉分支酶的表達(dá)特征，利用酵母單雜交技術(shù)研究調(diào)控淀粉分支酶的轉(zhuǎn)錄因子；以香牙蕉、Plantain和粉蕉作為實驗材料，測定香蕉果肉的總淀粉、抗性淀粉和直鏈淀粉含量，使用掃描電子顯微鏡觀察淀粉顆粒形態(tài)變化特征，分析香蕉后

3、熟過程中淀粉降解通路的相關(guān)基因表達(dá)特征，比較分析三種香蕉果實淀粉降解差異。主要結(jié)果如下：
　　1.香蕉果實發(fā)育過程中，果肉中含水量明顯下降，而且淀粉積累顯著。在1-5周的時候，中蕉3號的抗性淀粉和非抗性淀粉大量積累；而1-3周的東非高原蕉抗性淀粉積累明顯。兩種香蕉直鏈淀粉積累有明顯差異，中蕉3號的果實中直鏈淀粉逐步上升，最終維持在40%左右；而2-3周的東非高原蕉直鏈淀粉含量在20%左右，第4周急劇增長到35%。以上數(shù)據(jù)表明不同食

4、用類型的香蕉淀粉積累方式不同。
　　2.淀粉分支酶是淀粉合成途徑中的一個關(guān)鍵酶。通過克隆和分析6個香蕉GBE基因全長序列，命名MaGBE，序列分析表明MaGBE1、MaGBE2、MaGBE4、MaGBE5和 MaGBE6均含有α-淀粉酶催化結(jié)構(gòu)域。進(jìn)化樹分析表明，MaGBE1屬于 I型，MaGBE2、MaGBE4和 MaGBE6屬于II型，MaGBE5屬于III型。實時熒光定量PCR分析顯示，MaGBE4在中蕉3號和 EAHB的果

5、實發(fā)育階段一直維持高水平表達(dá)，MaGBE2相對其他亞型也有較高水平的表達(dá)，表明II型GBE是淀粉支鏈形成的關(guān)鍵酶。
　　3. MaGBE4的啟動子上有24個典型的調(diào)控元件，主要包含激素誘導(dǎo)表達(dá)相關(guān)的元件、組織特異性調(diào)控元件和脅迫應(yīng)答相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子等。使用酵母單雜交篩選調(diào)控MaGBE4表達(dá)的主要轉(zhuǎn)錄因子，發(fā)現(xiàn) NAC、鋅指結(jié)構(gòu)蛋白和亮氨酸拉鏈蛋白類轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)控MaGBE4的表達(dá)。
　　4.香蕉果實成熟過程中，香牙蕉、Plan

6、tain和粉蕉的總淀粉和抗性淀粉含量明顯下降。粉蕉的直鏈淀粉占總淀粉比例比較穩(wěn)定，香牙蕉的直鏈淀粉比例從35%迅速下降到10%，而Plantain的直鏈淀粉比例是先升高后降低。結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉含量與抗性淀粉含量呈正相關(guān)。
　　5.電子掃描顯微鏡下觀察三種香蕉淀粉形態(tài)發(fā)現(xiàn)，香牙蕉和粉蕉的淀粉顆粒圓潤，但粉蕉的淀粉顆粒大，Plantain的淀粉顆粒細(xì)長。采后軟化的香蕉果實的淀粉顆粒明顯變小。
　　6.熒光實時定量PCR結(jié)果

7、顯示，β-淀粉酶是淀粉降解的主要酶，α-淀粉酶主要參與支鏈淀粉的降解，磷酸化依賴型淀粉降解是Plantain與香牙蕉淀粉降解的差異原因。
　　綜上所述，通過對香蕉果實淀粉的合成和降解研究，為培育高抗性淀粉含量的新品種以及食品加工提供理論基礎(chǔ)。通過對關(guān)鍵淀粉分支酶（MaGBE4）的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行研究，從轉(zhuǎn)錄水平上研究淀粉分支酶的調(diào)控機制，為今后提高抗性淀粉奠定理論基礎(chǔ)。發(fā)育完全的香蕉果實采收后明顯發(fā)現(xiàn)淀粉含量下降，這種現(xiàn)象對于加工產(chǎn)業(yè)