隨著人們生活方式和飲食習慣的改變，全球糖尿病患者的數量急劇增長，到21世紀糖尿病已成為危害人類健康的三大殺手之一。抗性淀粉（Resistant Starch，RS）是健康人體小腸內難以消化吸收的淀粉及淀粉降解物的總稱，攝入高抗性淀粉食品可有效預防和控制糖尿病，并對肥胖癥和腸道疾病起到積極預防作用。研究表明，抗性淀粉推薦攝入量為每天18-20克，而常規水稻品種中抗性淀粉含量普遍低于3%，提高水稻品種中抗性淀粉含量對于提高稻米營養品質與醫療保健作用有著重要作用，但目前對抗性淀粉相關合成基因和分子機理知之甚少。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋研究組與浙江大學原子核農業科學研究所吳殿星研究組合作，在抗性淀粉合成機理研究中取得突破性進展。通過對水稻高抗性淀粉突變體的研究，分離鑒定了一個新的抗性淀粉基因SSIIIa（Soluble starch synthase，可溶性淀粉合酶），該基因突變后顯著提高了水稻胚乳中抗性淀粉、直鏈淀粉、脂類、直鏈淀粉-脂質復合體含量以及糊化溫度，降低淀粉粘性。進一步研究發現，SSIIIa和Waxy（顆粒結合淀粉合酶）共同參與抗性淀粉的合成，SSIIIa對抗性淀粉的調控依賴于Waxy基因的高表達，在ssIIIa突變體背景下降低Waxy的表達導致抗性淀粉含量下降，直鏈淀粉-脂質復合體的減少。綜合已有研究結果，該文提出SSIIIa突變后破壞了其與ADP-葡萄糖焦磷酸化酶AGPase、丙酮酸磷酸雙激酶PPDK、淀粉合酶SSIIa和淀粉分支酶SBEIIa、SBEIIb復合體的形成，通過對AGPase和PPDK活性的影響，分別促進直鏈淀粉和脂類的合成，最終通過形成直鏈淀粉-脂質復合體提高了胚乳中抗性淀粉含量。該研究揭示了抗性淀粉合成的分子機理，并為培育高抗性淀粉水稻新品種提供了重要的遺傳資源與新途徑。
上述研究成果于10月18日在線發表于《美國科學院院刊》（PNAS）雜志（DOI: 10.1073/pnas.1615104113），李家洋研究組博士后周紅菊、副研究員劉貴富和已畢業的博士研究生王利軍為該論文的共同第一作者，李家洋和吳殿星為共同通訊作者。PNAS同時登載了菲律賓水稻研究所研究員R. Ordonio與日本名古屋大學教授M. Matsuoka撰寫的專文評述（DOI:10.1073/pnas.1616053113），評論文章高度評價了該項工作的理論意義與潛在應用價值。該研究得到了科技部以及中科院等項目資助。
圖：水稻抗性淀粉合成分子機制
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