附件13：植物学燕山板栗淀粉合成关键酶基因sss基因

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1、青少年科技创新大赛中学生项目燕山板栗淀粉合成关键酶基因—SSS基因的克隆和功能研究学科类别：植物学姓名：武哲宇学校：唐山一中2013年8月8日21目录摘要1关键词1研究的缘起11引言32试验材料和方法52.1试验材料52.2试验方法52.2.1板栗果实重量测定52.2.2板栗果实淀粉含量测定62.2.3SSS酶活性的测定62.2.4板栗果实总RNA的提取及纯化72.2.5cDNA第一链的合成82.2.6淀粉合成关键酶基因-SSS基因片段的克隆92.2.7PCR产物的回收与纯化113结果与分析113.1板栗果实的形态及重量变化113.2板栗果实的淀粉含量变化123.3淀粉合

2、成酶SSS活性动态变化133.4淀粉合成酶SSS和淀粉净增加量的相关性分析143.5板栗果实总RNA的提取14213.6淀粉合成酶SSS基因片段克隆143.7淀粉合成酶SSS基因表达量的变化及其与淀粉积累的相关性分析154讨论154.1燕山板栗淀粉含量及其积累规律164.2板栗淀粉积累与合成关键酶活性的关系164.3板栗淀粉积累与合成关键酶基因表达量的关系175研究结论186课题的展望187本课题的创新点188收获和体会18参考文献20致谢2021摘要：板栗营养价值很高，甘甜芳香，含有丰富的淀粉。本文以燕山板栗品种“燕红”为试材，对果实发育过程中的重量进行了测定，并采用双

3、波长紫外分光光度计法对直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量进行测定分析；利用酶偶联反应对淀粉合成关键酶可溶性淀粉合成酶(SSS)的活性进行测定；克隆获得可溶性淀粉合成酶基因（SSS基因）并对动态表达情况进行分析。结果显示:①供试品种的直、支链淀粉及总淀粉积累随着果仁重量的增加呈不断上升趋势，并于成熟前期达到最大值，成熟后略有下降。②随着板栗果实的发育，果实中SSS活性变化为单峰曲线变化，SSS的活性与板栗果实支链淀粉及总淀粉净增加量均呈显著正相关。③关键酶基因表达量变化均呈多峰变化，SSS基因相对表达量与支链淀粉净增加量呈极显著正相关。本课题表明，板栗果实成熟后期总淀粉的积累主

4、要取决于支链淀粉的快速积累，SSS基因是板栗果实发育后期淀粉迅速积累的关键基因。关键词：板栗；淀粉合成；可溶性淀粉合成酶(SSS)；关键酶基因；克隆研究的缘起去年暑假，我和家人去唐山遵化、迁西和迁安等地旅游，发现当地都有大面积的板栗种植。听当地的果农朋友们介绍，唐山栽培板栗的历史非常悠久。无论过去还是现在，板栗对当地的人们都具有很重要的意义。他们都说板栗是唐山的“宝”，在全国有名并远销海外，在很大程度上增加了农民收入。板栗营养价值很高，甘甜芳香，含淀粉51～60％，蛋白质5.7～10.7％，脂肪2～7.214％，糖、淀粉、粗纤维、胡萝卜素、维生素A、B、C及钙、磷、钾等矿

5、物质，可供人体吸收和利用的养分高达98％。更值得一提的是板栗果实中含有和面粉一样的淀粉，可以解决温饱问题。听老人们说在建国初期的灾荒年板栗不知救活了多少人的性命。我由此想到我们的国家人口众多，粮食问题一直是国家重要的课题，如果树上能结更多更大的板栗，板栗中含有更丰富的淀粉，岂不是在一定程度上解决了我国的粮食问题了！想着想着我突然间对眼前的板栗产生了无限的好感，似乎看见满树鸡蛋大的板栗。我慧心的笑了，心想能不能通过现代的生物技术手段，实现我的设想呢？回到学校，我请教了生物老师，还打电话咨询了从事果树研究工作的姐夫，他们都表示很支持我的想法，可以设置一个课题研究一下。生物老师

6、说，仅就现在的科研水平实现我的设想可能还有一段距离，但科学是需要大胆的想象的。我们可以先从基础的做起，实现我想法的一个关键问题就是让板栗在成熟期积累更多的优质淀粉，这样板栗就会又大、营养又丰富；而淀粉的合成是需要酶的催化的，主要是一系列的淀粉酶，这个时期酶的量以及酶的活性影响着淀粉的合成量；而酶的产生是受相关基因控制的。所以我们最终是要找到这个基因，让它在板栗成熟期更多的表达，控制合成更多的酶，这样就能产生更多的淀粉，我的设想就迎刃而解了。根据我的实际情况在老师和姐夫的指导下，我设计了“燕山板栗可溶性淀粉合成酶基因(SSS基因)的克隆和功能研究”这样一个课题。本课题以燕山

7、板栗品种“燕红”为试材，对板栗成熟期直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量进行测定，利用酶联免疫法对淀粉合成关键酶——可溶性淀粉合成酶(SSS)的活性进行检测，讨论淀粉含量的变化与可溶性淀粉合成酶(SSS)活性及可溶性淀粉合成酶基因（SSS基因）表达的关系，并对淀粉合成关键酶基因——SSS基因进行克隆，以便进一步从基因的水平对板栗淀粉的积累进行研究。211引言燕山板栗(CastaneamollissimaBlume)又叫“京东板栗”，是我国的特色干果，属于壳斗科（Fagaceae）栗属（Castaneamollissima）植物，最佳