玉米淀粉是化学成分最佳淀粉之一，纯度达99.5％，全世界淀粉80％以上来自于玉米。玉米淀粉在食品、医药、化工、纺织、造纸、建筑、石油化工和塑料工业等领域具有广泛的用途。现在，随着世界经济的发展、人口的激增及资源的巨大损耗，使淀粉这种天然资源的研究变得更加迫切和重要。深入研究玉米籽粒淀粉形成的生理机制，可以为以后通过生物技术提高淀粉产量，改良淀粉品质奠定基础，对培育高淀粉、高品质专用型玉米具有重要意义。本研究以两个高淀粉和两个低淀粉玉米自交系为材料，对高淀粉玉米自交系与低淀粉自交系在籽粒总淀粉、直链淀粉、支链淀粉及蛋白质含量的动态积累以及籽粒灌浆过程中淀粉生物合成关键酶活性的动态变化进行了比较研究，同时对关键酶活性的动态变化与淀粉积累淀粉积累的相关性进行讨论分析。并且通过优化淀粉结合蛋白的分离纯化方法，探讨了高、低淀粉玉米自交系淀粉结合蛋白的表达差异，同时还通过反转录方法克隆了高淀粉玉米自交系415084-2的sbel和sbe2b的cDNA，构建表达载体，在大肠杆菌中诱导表达，为在体外研究SBE的理化性质、催化机理，探讨SBE在玉米籽粒淀粉生物合成的分子机理奠定了基础。研究结果表明：1．灌浆过程中4个自交系淀粉(总淀粉、直链淀粉、支链淀粉)含量变化趋势均呈“S”曲线变化。高、低淀粉玉米自交系灌浆初期籽粒直链淀粉含量并无显著差异，而是在灌浆中后期才逐渐表现差异，直链淀粉合成启动时间和积累速率的大小最终决定籽粒直链淀粉的含量；而支链淀粉含量的差异在灌浆初期就已形成，高淀粉自交系支链淀粉的初始积累速率比低淀粉自交系大，支链淀粉含量与其最大积累速率并没有必然联系；两个高淀粉自交系的淀粉含量及积累速率在30 DAP(Days After Pollination，授粉后天数)以前都高于两个低淀粉自交系。2．灌浆过程中4个自交系ADPGPPase(腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶)、SSS(可溶性淀粉合成酶)、GBSS(颗粒结合淀粉合成酶)活性均呈单峰曲线变化，峰值都出现在20—30DAP(授粉后天数)。两个高淀粉自交系415084-2和314068-4的SBE(淀粉分支酶)活性呈单峰曲线变化，都在20DAP达到峰值：两个低淀粉自交系314168-2和315062-1的SBE活性则呈双峰曲线变化。灌浆过程中两个高淀粉自交系的SSS和GBSS活性显著高于两个低淀粉自交系，4个自交系灌浆过程中SSS活性变化与支链淀粉含量变化一致。3．4个自交系籽粒中直链淀粉、支链淀粉和总淀粉的积累速率与各自交系灌浆期ADPGPPase、SSS和GBSS的活性变化均呈显著或极显著正相关；除了314168-2的SBE活性变化与淀粉积累速率呈显著正相关外，其它自交系SBE活性变化与淀粉积累速率相关性均不显著。各自交系关键酶活性之间，ADPGPPase、SSS和GBSS三者间活性变化均呈显著或极显著正相关，这3种酶活性变化与SBE活性变化也呈不同程度的正相关。说明ADPGPPase、SSS、GBSS在催化籽粒淀粉合成可能形成多酶复合体协同起催化作用。4．玉米籽粒最终的蛋白质含量主要取决于灌浆后期的回升速率，与前期含量的关系不明显；灌浆前期，过高的蛋白质含量将影响淀粉的积累，而成熟期蛋白质含量对淀粉积累的影响不大。灌浆过程中各自交系蛋白质含量与总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量间呈负相关。5．从SGAPs(Starch Granule-Associated Protein淀粉结合蛋白)提取条件来看，SDS(十二烷基硫酸钠)对于SGAPs(淀粉结合蛋白)的分离纯化十分重要。研究表明不同浓度SDS提取的样品SBEⅡb，SSⅠ，GBSSI，zein含量不一样，其中10％的SDS缓冲液对SBEⅡb，SSⅠ，GBSSI，zein蛋白的提取含量最大，而且提取SGAPs总量也高，说明提取SGAPs时的最适SDS缓冲液浓度为10％。在煮沸时间的确定中，煮沸5min时提取的SGAPs明显比其它时间总蛋白量最高，但目的带含量并不高，煮沸2—3min时SBEⅡb，SSⅠ，GBSSI蛋白质含量较高，但蛋白总量并不高。说明随着煮沸时间的延长，蛋白提取量的增大主要是由于zein蛋白提取量增加而引起的，而目的蛋白的含量并没有显著提高，尤其是GBSSI蛋白含量是在煮沸2—3min时最高。6．从高、低淀粉自交系SGAPs动态表达上来看，在15—35 DAP时，提取SGAPs的总量出现两头低中间高的趋势，并且在20—30 DAP时达到稳定，高、低淀粉玉米自交系GBSSI蛋白的表达规律基本相同，但SBEⅡb、SSⅠ、zein蛋白表达差别很大。7．根据GenBank公布sbe1和sbe2b cDNA序列，分别设计了两对含有酶切位点的引物，克隆了高淀粉自交系415084-2的sbe1和sbe2b cDNA。它们碱基序列和GenBank上序列同源性达99％，并对SBEⅠ和SBEⅡb蛋白的二、三级结构进行了预测。PrcdictProtein预测SBEⅠ的14.82％的氨基酸残基形成由6个a螺旋(a helix)，19.32％氨基酸残基形成15个β折叠，其余65.86％的氨基酸残基形成33个随机卷曲(random coil)，54.56％氨基酸残基处于蛋白质表面。PrcdictProtein预测SBEⅡb蛋白的14.39％的氨基酸残基形成7个a螺旋，18.90％氨基酸残基形成17个β折叠，其余66.71％的氨基酸残基形成37个随机卷曲(random coil)，57.45％氨基酸残基处于蛋白质表面。由于SBEⅠ和SBEⅡb蛋白α螺旋含量较少，说明它们可能都是亲水的蛋白质。SWISS-MODEL软件对这两个蛋白的三级结构进行预测，结果显示它们都是球状蛋白质，而且有些相似。8．试验采用酶切、电泳回收和T4 DNA连接酶连接技术成功把sbe1和sbe2bcDNA连接到原核表达载体pET32a中，并通过热击法转入表达。宿主菌BL21(DE3)中，经IPTG(异丙基-β-D-硫代半乳糖苷)诱导、菌液蛋白提取，SDS-PAGE(SDS聚丙烯凝胶电泳)电泳表明成功表达出目的蛋白，同时确定了在0.5mmol／L IPTG表达的融合蛋白相对含量最高。