水稻不同器官中三种淀粉分支酶（BEs）的生理与补偿作用：解开淀粉合成的奥秘

《Plant Molecular Biology》：Physiological and compensatory roles of three starch-branching enzymes in different rice organs

为探究淀粉分支酶（BEs）在不同组织中的特异性和补偿作用，研究人员构建了三种双突变体组合并分析其淀粉特性。结果显示，BEIIa 对 BEIIb 有一定补偿功能，且二者对胚乳形成必要；在叶鞘中 BEIIa 起主要作用，BEI 可部分补偿 BEII 短支链生成。该研究有助于理解淀粉合成机制。

　　淀粉分支酶（Starch-branching enzymes，BEs）在淀粉中产生支链淀粉分支，水稻基因组中存在三种同工型。BEI 和 BEIIa 普遍表达，而 BEIIb 仅在胚乳中表达。BEIIb 缺失会产生不透明种子，短支链淀粉链大幅减少，BEI 缺失则使长支链淀粉链略有减少，然而 BEIIa 缺失对胚乳中支链淀粉结构无明显影响。目前对于这些同工酶在其他组织中的特异性和补偿作用知之甚少。在本研究中，构建了所有三种双突变体组合，并分析了它们的淀粉特性，以揭示单一剩余同工酶的功能，推断缺失同工酶的补偿功能，并明确它们在不同器官中的作用。be2a be2b 表现出严重不育且阻碍胚乳淀粉合成；be1 be2a 仅显示胚乳淀粉有轻微变化；但 be1 be2b 在胚乳中直链淀粉含量大幅增加。这些结果表明，BEIIa 对 BEIIb 有一定补偿功能，仅 BEI 不足以补偿。此外，BEIIa 或 BEIIb 对胚乳形成是必要的。与胚乳不同，be1 be2a 和 be2a be2b 的叶鞘中短支链淀粉链大幅减少，be1 be2a 和 be2a be2b 叶鞘中直链淀粉含量大幅增加，而 be1 be2b 则没有。这些结果表明，BEIIa 在叶鞘中起主要作用，BEII 生成短支链淀粉链的功能可部分由 BEI 补偿。