小麦颗粒结合淀粉合成酶(GBSS)结合特性与模拟构象研究

小麦颗粒结合淀粉合成酶(GBSS)结合特性与模拟构象研究

论文摘要

淀粉是小麦籽粒和面粉的主要成分,小麦食品的烘烤蒸煮品质除与面筋数量和质量有关外,在很大程度上受淀粉性质的影响。颗粒结合淀粉合成酶(granule-bound starch synthase,GBSS)在植物细胞中紧密结合于淀粉颗粒上,使合成的直链淀粉保持未分支状态,是与发育中的淀粉粒结合的唯一有活力的蛋白,通过控制直链淀粉合成而影响小麦籽粒和面粉的品质和特性。多年来,人们一直想利用普通遗传学和分子生物学手段降低GBSS的生物学活性从而改良小麦品质。蛋白质的结构决定其生物学功能,因此,研究GBSS与淀粉结合的方式,GBSS的一级、二级和高级结构,能够为控制直链淀粉的合成开拓思路,具有重要的理论和实践意义。 本试验选用中国春等5个品种小麦,通过SDS-PAGE及GBSS浓度的测定,发现小麦GBSS与淀粉颗粒结合的紧密程度受若干因素影响。研究结果如下: 1.对结合有GBSS的淀粉颗粒进行了不同温度的热处理,结果表明,55℃以下水浴30min,GBSS浓度仍小于4.5μg/mL;但当温度超过60℃后,其浓度会高于8μg/mL;当温度达到80℃时,GBSS的解离量最大,达到11.361μg/mL,此后随温度的升高GBSS浓度反而出现小幅下降,95℃时降至10.452μg/mL。100℃沸水浴时,随着时间的增加GBSS的解离量迅速增加,在15min时达到最大值13.221μg/mL,此后其量逐渐降低,60min时GBSS的浓度仅为8.272μg/mL。其他三个种植地理分布(一个国外品种)和品质性状差别较大的小麦品种进行类似的处理,也得到类似的结果。从整体的趋势看,在低强度的热处理下(如低于55℃的水浴),GBSS的解离量很小,CBB R250染色只勉强能见;随着热处理强度的增加,GBSS与淀粉颗粒的结合力减弱,GBSS的解离量增加。这说明温度能加速GBSS与淀粉颗粒的解离。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 英文缩写符号及中英文对照表
  • 1 引言
  • 1.1 淀粉的主要构成及其与小麦品质的关系
  • 1.1.1 淀粉的主要构成
  • 1.1.2 淀粉与小麦品质的关系
  • 1.1.2.1 小麦品质的概念
  • 1.1.2.2 淀粉对小麦品质的影响
  • 1.2 淀粉的生物合成及其关键酶
  • 1.3 GBSS的研究现状
  • 1.3.1 GBSS的分类
  • 1.3.2 Wx基因缺失与小麦直链淀粉含量的关系
  • 1.3.3 Wx基因缺失型小麦的筛选和育种
  • 1.3.4 Wx基因的起源和地域分布
  • 1.3.5 Wx基因结构和序列特征
  • 1.4 蛋白质结构预测
  • 1.4.1 蛋白质结构研究的基本思路
  • 1.4.2 蛋白质结构预测的基础
  • 1.4.3 蛋白质结构预测现状
  • 1.5 本研究的目的和意义
  • 2 材料与方法
  • 2.1 供试材料
  • 2.2 试验方法
  • 2.2.1 SDS-PAGE
  • 2.2.1.1 试剂配制
  • 2.2.1.2 制板
  • 2.2.1.3 制备分离胶
  • 2.2.1.3 制备浓缩胶
  • 2.2.1.4 加样
  • 2.2.1.5 电泳
  • 2.2.2 考马斯亮兰R-250染色法
  • 2.2.2.1 溶液配制
  • 2.2.2.2 染色
  • 2.2.2.3 脱色
  • 2.2.3 银染法
  • 2.2.3.1 溶液配制
  • 2.2.3.2 步骤
  • 2.2.4 小麦淀粉颗粒制备
  • 2.2.4.1 试剂配制
  • 2.2.4.2 操作步骤
  • 2.2.5 GBSS浓度的测定
  • 2.2.5.1 溶液配制
  • 2.2.5.2 BSA标准曲线
  • 2.2.5.3 GBSS吸光值测定
  • 2.3 主要仪器
  • 2.3.1 离心机
  • 2.3.2 分光光度计
  • 2.3.3 PAGE电泳装置
  • 2.3.4 凝胶成像系统
  • 2.3.5 其它仪器
  • 3 结果与分析
  • 3.1 小麦GBSS与淀粉颗粒结合特性研究
  • 3.1.1 热处理对GBSS与淀粉粒结合紧密度的影响
  • 3.1.1.1 温度变化对GBSS解离的影响
  • 3.1.1.2 热处理时间长短对GBSS解离的影响
  • 2+浓度对GBSS与淀粉结合紧密度的影响'>3.1.2 Mg2+浓度对GBSS与淀粉结合紧密度的影响
  • 3.1.3 SDS对GBSS解离的影响
  • 3.1.4 2-ME对GBSS解离的影响
  • 3.2 GBSS构象模拟分析
  • 3.2.1 Wx-A1蛋白
  • 3.2.2 Wx-B1蛋白
  • 3.2.3 Wx-D1蛋白
  • 4 讨论
  • 4.1 具有生物活性的GBSS立体构象
  • 4.2 GBSS最佳抽提条件的确定
  • 4.3 GBSS的SDS-PAGE
  • 5 结论
  • 5.1 GBSS与淀粉结合的力量
  • 5.2 Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1蛋白的立体构型预测
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表论文情况
  • 相关论文文献

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