浮萍是一种漂浮在静水或者湖泊水体表面生长的单子叶植物，其生长速度快，遗传背景清晰，遗传转化体系成熟，几十年来一直是植物生物学研究的模式体系。浮萍总蛋白含量可达干重的50%以上，富含人体必须的8种氨基酸，营养价值高，可以作为人类的营养补充剂，浮萍蛋白粉LENTEIN目前已经在美国上市。浮萍具备完善的蛋白质合成系统，是生产重组蛋白的理想底盘植物。浮萍还具有高光效，淀粉含量高，木质素含量低易于生物乙醇转化等特点，在生物能源领域具有广阔的应用前景。因此筛选和创制高淀粉浮萍新品种一直是本领域研究的重点内容。

　　近日，青岛农业大学周功克教授课题组在沉水浮萍新品种（sub-1）支链淀粉理化特性及其高效积累分子机制方面取得新进展。相关研究成果“Efficient Accumulation of Amylopectin and Its Molecular Mechanism in the Submerged Duckweed Mutant”发表于国际期刊International Journal of Molecular Sciences（中科院2区，IF：6.208）上。

　　课题组前期在青萍重离子辐射诱变突变体库中筛选到一株高淀粉浮萍新品种，因其在拥挤或者寡营养条件下沉入水底，我们将其命名为沉水浮萍突变体sub-1。与野生型相比，突变体sub-1的支链比例增加11.08%，占总淀粉的84.04%。淀粉理化性质分析发现，突变体sub-1的淀粉分支度显著增加19.6%，支链淀粉链长DP 13-24显著增加。突变体sub-1淀粉结晶度只有8.94%，而野生型淀粉结晶度为22.3%。为了深入探究突变体sub-1高效积累支链淀粉的分子机制，我们进行了转录组和代谢组联合分析。结果发现，直链淀粉合成酶基因（GBSS1）和淀粉分支酶基因（SBE）差异表达是支链淀粉比例增加的重要原因。我们还发现，突变体sub-1淀粉降解为葡萄糖依赖于α-淀粉酶，而β-淀粉酶基因下调有利于淀粉的积累。本研究为利用合成生物学手段创制高支链淀粉作物种质资源提供理论指导。

　　图1 突变体sub-1表型分析

　　图7 突变体sub-1淀粉代谢途径重构

　　青岛农业大学为该成果的第一完成单位，刘宇副教授和研究生闫瑞婷为该论文的共同第一作者，周功克教授和唐贤丰教授为该论文通讯作者。青岛农业大学农学院孔英珍教授和园林与林学院李海梅教授也参与了该研究部分工作。该研究得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金项目的资助。