玉米（Zea Mays L.）是世界三大作物之一,是生产生活中重要的粮饲两用作物,淀粉是重要的工业原料,具有广泛的生产利用,涉及到30多个领域,涵盖生活的各行各业。淀粉是玉米利用最为广泛的物质,淀粉约占玉米籽粒干重的70%,是玉米产量和品质的重要决定因素。淀粉生物合成过程由一系列淀粉合成关键酶共同调节完成的复杂过程,目前的研究并不完善。AGPase作为合成淀粉合成前体物质ADPG的关键酶,通常被认为是淀粉合成的限速酶,AGPase活性的高低决定了淀粉合成的速率,从而决定了玉米淀粉的产量以及品质。AGPase活性在植物细胞内受到转录调控、蛋白修饰调控、底物调控等多方面调控以及复合体调控。胚乳是玉米籽粒淀粉合成的主要场所,玉米胚乳中约85-95%的AGPase活性主要来源于胞质AGPase,目前已有研究报道,在胚乳造粉体中,淀粉合成关键酶以多酶复合物的形式协同调节淀粉的生物合成。然而胚乳胞质AGPase是否与其它代谢关键酶类形成多酶复合体以及多酶复合体对胞质AGPase活性是否有调控作用至今仍未见报道。本研究以探究玉米胚乳胞质中AGPase与其他蛋白之间的相互作用关系,相互作用关系对玉米胚乳胞质中AGPase活性的影响以及在生产实践中的应用为目标,开展研究。具体研究结果如下:1.玉米胚乳胞质中AGPase和PPDK存在相互作用。以玉米自交系W64授粉后15天的胚乳为材料,提取胚乳总蛋白,通过胚乳胞质AGPase大、小亚基SH2和BT2特异性抗体进行免疫共沉淀,将共沉淀蛋白进行质谱检测,结果显示以SH2或BT2抗体沉淀的蛋白样品中均筛选到了丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）,表明胚乳胞质中PPDK可能与AGPase存在相互作用关系。以PPDK特异性抗体对胚乳总蛋白进行免疫共沉淀并进行质谱检测,结果也检测到了SH2和BT2,进一步证实了胞质中PPDK与AGPase的相互作用关系。使用BT2和PPDK抗体通过Co-IP技术进行一对一验证,结果显示两组实验的Input和IP结果中均有明显条带,进一步确定了PPDK与胞质AGPase之间的相互作用关系。2.原核表达胞质PPDK且其具有酶学特性。构建玉米胞质PPDK原核表达载体,通过原核表达、纯化并检测酶活。结果显示,玉米胞质PPDK原核表达蛋白在28℃,诱导4-6h具有高效表达,蛋白分子量约为126k Da,蛋白主要是可溶性蛋白。表明原核表达玉米胞质PPDK具有酶学特性,可用于体外分子实验。3.玉米自交系W64灌浆期SH2、BT2、PPDK积累量动态及PPDK活性动态。通过Western Blot检测玉米自交系W64不同灌浆时期的PPDK和SH2、BT2的积累量,结果显示,在灌浆前期PPDK积累量较低,中期和后期具有较高的积累量,而SH2和BT2在灌浆前期和后期具有较低的表达量,中期较高。PPDK活性在灌浆前期和后期活性较低,中期具有较高活性,18DAP时达到峰值。4.PPDK影响玉米胚乳胞质AGPase活性。提取W64授粉后9天、12天和18天的胚乳粗酶液,通过外源加入原核表达PPDK蛋白,共同孵育后检测其AGPase活性。结果显示,通过外源加入PPDK,授粉后12天的粗酶液中AGPase活性显著高于对照组,而授粉后9天和18天的粗酶液相较于对照组无明显变化。由此表明,玉米胚乳胞质中PPDK积累量和活性可以影响胚乳胞质中AGPase的活性,从而影响淀粉的合成速率。综上,本研究发现玉米胚乳胞质中AGPase与PPDK的相互作用关系,PPDK对胚乳胞质AGPase具有促进作用,研究进一步完善了植物中AGPase活性的调控因素研究,同时为生产中利用基因工程技术在生产中提高作物AGPase活性,提高淀粉合成速率,产生经济和社会效益提供了新思路。