如今玉米淀粉已被广泛应用于食品工业、医药、农业等领域,且玉米淀粉在淀粉市场上占有较大的比重。因此,对玉米淀粉生物合成过程中的基因表达模式及颗粒结构的研究具有重要意义。本研究利用本实验室提供的普通玉米、高直链玉米、糯玉米、甜玉米和爆裂玉米自交系为材料,运用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪(LDPS)、X光衍射仪(XRD)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)、杂交等方法对不同类型玉米灌浆期淀粉合成相关酶基因表达模式,淀粉颗粒结构,以及基因互作进行了研究,结果表明:1.灌浆中后期为高直链玉米直链淀粉积累的关键时期。糯玉米灌浆前期的直链淀粉合成对支链淀粉的积累具有重要意义。淀粉颗粒(普通玉米、糯玉米、爆裂玉米)随灌浆期从圆球型到不规则多边形变化,而高直链玉米淀粉从25DAP时开始出现“棒状”颗粒,且随着灌浆期逐渐延长变细。淀粉粒径大小(普通玉米、高直链玉米、糯玉米和爆裂玉米)随灌浆期逐渐增大,而甜玉米的淀粉粒径大小随灌浆期在减小。除高直链玉米淀粉为B-型晶体以外,其余类型的玉米淀粉均为A-型晶体。玉米淀粉的相对结晶度随灌浆期而逐渐降低,这可能是由GBSSⅠ基因表达量的增加而导致的。在这五种类型的玉米淀粉中,近程有序度的变化趋势与相对结晶度的变化趋势相似,随灌浆期而逐渐降低。2.高直链玉米淀粉有比普通玉米更高的直链含量以及更低的相对结晶度,可能是由于GBSSⅠ和PUL基因的高表达量以及SBEⅡa和SBEⅡb基因的低表达量导致的。糯玉米淀粉较高的支链淀粉含量、相对结晶度和粒径大小,可能与SSⅡb、SBEⅠ、SBEⅡa和SBEⅡb基因在灌浆中后期的高表达有关。甜玉米淀粉的直链含量、相对结晶度和近程有序结构的变化可能是由GBSSⅠ和SBEⅡb基因控制的。爆裂玉米淀粉有比普通玉米更低的相对结晶度和近程有序结构,可能是由SSⅠ、SSⅡa和SSⅢa基因在爆裂玉米中的低表达量导致的。3.与普通玉米相比,高直链玉米的GBSS酶活性显著较低,而SBE和DBE酶活性显著较高,可能与转录后翻译修饰有关。相关性分析发现,高直链玉米的SBE与AGPase和SSS呈极显著正相关,且SSS与AGPase也呈极显著正相关,表明高直链玉米的直链淀粉可能部分来自于支链淀粉的去分支。通过遗传互作的杂交实验初步表明,本研究中的高直链玉米自交系材料可能是隐性突变体。