澱粉分支酶在阿拉伯芥和甘藷中的功能探討

The functional studies of starch branching enzymes in arabidopsis and sweet potato

陳宗祺(Tsung-Chi Chen)

指導教授 ： 鄭石通

國立臺灣大學/生命科學院/植物科學研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2010.10776

摘要

澱粉是國人主食中最重要的醣類養分來源，在植物體中有約10種酵素參與在澱粉合成路徑中，並影響澱粉的含量與結構，其中澱粉分支酶SBE(starch branching enzyme)參與在合成支鏈澱粉的路徑上。於目前研究已知在阿拉伯芥中有2種SBE可參與在澱粉生成路徑中，分別是SBE2.1和SBE2.2，並且發現在同時剔除(knockout)SBE2.1與SBE2.2的基因突變株中無法合成澱粉，但是在單獨剔除sbe2.1或sbe2.2突變株中卻不會影響澱粉的結構或總量，因此認為SBE2.1與SBE2.2在功能上類似並有重複的現象(redundancy)。然而，對於SBE2.1與SBE2.2的調控情形，或在長日照下SBE2.1和SBE2.2的表現時間與活性上有何差異等並無更深入的了解。於本研究中發現在長日照環境下SBE2.2在光照4小時就有2.4倍的表現量，而SBE2.1則在光照8小時後才有明顯的表現情形。此外在sbe2.2的植株中SBE2.1的表現量會受到調控而有些微上升，但是在sbe2.1中SBE2.2的表現量並不會受到影響，推測在表現量上的調控是只有單方向而非雙向。此外sbe2.2植株在光照4小時後(L4)會累積比野生型多一倍的葡萄糖與果糖，反之sbe2.1則沒有醣類累積的情形。而在植株處理3%葡萄糖液後，發現SBE2.2的表現量會被誘導2.4倍左右，反之SBE2.1則沒有被誘導的情形，然而在6%葡萄糖液處理下則可以同時誘導SBE2.1與SBE2.2，推測在sbe2.2中使得SBE2.1被誘導的現象是因為光合作用旺盛所累積的葡萄糖所致。最後，在總澱粉含量測定上也發現sbe2.1或sbe2.2的植株中含有比野生型少的澱粉含量，並且sbe2.1的澱粉含量比sbe2.2還少，推測SBE2.1比SBE2.2對於總澱粉含量有更大的影響力。

關鍵字

澱粉分支酶葡萄糖誘導 ； 澱粉合成

並列摘要

無資料

並列關鍵字

starch branching enzyme ； glucose induction ； starch synthesis

參考文獻

林盈仲 (2008). 阿拉伯芥澱粉分支酶活性的降低對於澱粉粒性質的影響。國立台灣大學植物科學研究所碩士論文。

Alwine, J.C., Kemp, D.J., and Stark, G.R. (1977). Method for Detection of Specific Rnas in Agarose Gels by Transfer to Diazobenzyloxymethyl-Paper and Hybridization with DNA Probes. P Natl Acad Sci USA 74: 5350-5354.

Ballicora, M.A., Iglesias, A.A., and Preiss, J. (2004). ADP-glucose pyrophosphorylase: a regulatory enzyme for plant starch synthesis. Photosynth Res 79: 1-24.

Borovsky, D., Smith, E.E., and Whelan, W.J. (1976). On the mechanism of amylose branching by potato Q-enzyme. Eur J Biochem 62: 307-312.

Critchley, J.H., Zeeman, S.C., Takaha, T., Smith, A.M., and Smith, S.M. (2001). A critical role for disproportionating enzyme in starch breakdown is revealed by a knock-out mutation in Arabidopsis. Plant J 26: 89-100.