甘薯块根中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶和β-淀粉酶的细胞化学定位

【摘要】： 甘薯块根中的主要贮藏物质为淀粉，如何提高甘薯淀粉含量与质量是当前国内外甘薯品质育种的三大主攻方向之一。高等植物中的AGPase是植物淀粉生物合成过程中第一个起关键性调节作用的酶，由AGPase催化G-1-P和ATP生成淀粉合成的前体物质ADP-葡萄糖成为淀粉合成过程中第一个限速步骤。研究表明，抑制AGPase的活性，将导致淀粉合成的部分或完全终止。 本试验采用细胞化学方法，特别是免疫胶体金定位技术并结合光学显微镜技术，以甘薯块根为材料，第一次对甘薯块根中细胞中的AGPase及β淀粉酶进行亚细胞水平上的功能定位，对上述两种与淀粉代谢密切相关的酶的空间分布进行研究，并对其在淀粉代谢中的功能进行讨论，为今后深入研究上述两种酶在甘薯块根中淀粉代谢中的作用机制及深入开展甘薯高淀粉品种育种工作具有一定理论和实践上的指导意义。 试验结果如下： 1．块根细胞中的AGPase主要定位于质体内，细胞质中亦有分布。在质体内主要分布于淀粉粒边缘。在栽种后70天至110天内甘薯块根细胞内的AGPase信号逐渐增强，在此期间，高淀粉品种块根细胞内的AGPase信号略强于低淀粉品种中的AGPase信号。栽种后140天，高淀粉品种AGPase信号仍然保持增强趋势，而低淀粉品种AGPase信号则表现出减弱趋势。 2．块根细胞中的β-淀粉酶亦主要分布于主要定位于质体内，在质体内主要分布于淀粉粒边缘，其数量在块根膨大过程中亦表现出增多趋势。 利用光学显微镜技术，对甘薯块根细胞中的淀粉粒进行形态观察。结果表明，甘薯块根细胞中的淀粉粒在甘薯块根膨大过程及淀粉合成中直径增大、数量增多，且呈螺纹状从内至外层层增厚。 Western bloting实验中，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶抗体(抗番茄AGPase蛋白)识别出两条分子量约为50KD和51KD的多肽，与甘薯块根细胞中的AGPase大小亚基特异性识别，从而表现出很强的亲和性，间接显示出上述甘薯块根细胞ADP-葡萄糖焦磷酸化酶抗体免疫胶体金抗体的结构功能的完整性。