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淀粉是小麦籽粒重量的决定因素,它的合成是一个复杂的生物学过程,由不同的酶共同催化合成的,其中AGPase是淀粉合成的关键酶。根据在高等植物细胞中的分布,AGPase有两种类型:质体型AGPase和胞质型AGPase。这两种AGPase均是由两个大亚基和两个小亚基组成的异源四聚体。胞质型亚基和质体型亚基均是由核基因编码,而后进入细胞质中合成;但质体型亚基在细胞质中形成的是前体蛋白,需进一步在N端转移肽的引导下,通过质膜进入质体,经过剪切去除转移肽,形成成熟的亚基,才能发挥其相应的功能。在前期研究中,课题组从小麦中分离出一个新的质体型AGPase小亚基基因(Ta AGPS1b)(Genbank登录号:EU586278),它所编码的质体型AGPase小亚基N端转移肽仅有25个氨基酸,比其他作物的质体型小亚基转移肽序列缺失了39个氨基酸(缺失率高达60.9%)。为了研究转移肽大片段的缺失对质体型AGPase的定位及功能的影响,本试验通过亚细胞定位的方法,研究了TaAGPS1b在细胞中的定位;在小麦中遗传转化并获得了TaAGPS1b过表达的转基因小麦植株,发现转基因植株籽粒淀粉含量与粒重均显著提高。主要结果如下:1.克隆转移肽大片段缺失的质体型AGPase小亚基基因的ORF序列,并将其构建到亚细胞定位载体中,通过水稻原生质体转化,以转移肽未缺失的质体型小亚基(TaAGPS1bFJ643609)为对照,观察了TaAGPS1b-EU586278的亚细胞定位情况。结果发现与对照(TaAGPS1b-FJ643609)定位结果相一致,TaAGPS1b-EU586278蛋白也定位在质体(叶绿体)中。表明质体型AGPase小亚基转移肽部分序列的缺失没有改变转移肽的转运功能,仍能够引导质体型AGPase小亚基的前体蛋白进入质体。2.通过农杆菌侵染法将TaAGPS1b-EU586278的过表达载体导入到小麦中,并通过PCR和Southern blot等方法鉴定出过表达转基因小麦植株。与未经转化的野生型对照植株相比,TaAGPS1b-EU586278过表达转基因小麦植株籽粒内AGPase活性显著提高,成熟籽粒淀粉含量与粒重分别提高了13.1%和9.0%。表明转移肽大片段缺失的质体型AGPase小亚基的催化功能没有受到影响,仍能催化淀粉的合成。