甘蔗脱毒健康种苗蔗糖磷酸合成酶基因差异表达分析

[目的]探究甘蔗脱毒健康种苗中蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因表达对产量和糖分积累影响的作用机理,为提高甘蔗产量和蔗糖含量提供理论参考.[方法]以甘蔗品种新台糖22号的脱毒健康种苗和未脱毒种苗(CK)为供试材料,分别在苗期、分蘖期、拔节期和成熟期进行混合取样,包括未成熟叶、成熟叶、幼茎和成熟茎,利用实时荧光定量PCR(qPCR)检测分析对不同类型SPS基因(SPSA、SPSB、SPSC、SPSD1和SPSD2)在不同生长时期不同组织中的表达情况.[结果]不同类型SPS基因在甘蔗脱毒健康种苗不同部位均有表达,SPSD1和SPSD2基因在未成熟叶和成熟叶中表达量差异明显,且与CK间也存在明显差异,SPSA、SPSB、SPSD1和SPSD2基因在脱毒健康种苗1~3茎节中的表达量高于CK.在拔节期10~23茎节中,SPSA基因在脱毒健康种苗中的表达量较CK低,SPSB基因的表达量较CK高,SPSD1和SPSD2基因的表达量与CK无明显差异.在成熟期10~37茎节中,SPSB基因在脱毒健康种苗中的表达量较CK低,SPSA、SPSD1和SPSD2基因的表达量与CK无明显差异.总体上,随茎秆节间成熟度的增加,SPSA、SPSB、SPSD1和SPSD2基因在脱毒健康种苗中的表达量与CK差异逐渐减小.[结论]不同类型SPS基因在甘蔗脱毒健康种苗不同生长时期不同组织中均差异表达,推测甘蔗脱毒处理能促进叶片和未成熟茎节中SPS基因的表达,有利于提高甘蔗产量和蔗糖含量.     

甘蔗蔗糖转运蛋白SoSUT5基因克隆、表达及功能鉴定

[目的]克隆甘蔗蔗糖转运蛋白基因SoSUT5,分析其表达特性,并通过转化酵母突变体验证其功能,为研究SUT5基因的功能提供理论依据.[方法]以甘蔗品种桂糖28(GT28)未成熟茎cDNA为模板,采用RT-PCR从甘蔗中克隆SoSUT5基因,并进行生物信息学分析及构建系统发育进化树.采用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测SoSUT5基因在甘蔗不同组织的表达情况,同时构建酵母表达载体并转化酵母突变体SUSY7/ura3进行基因功能验证.[结果]克隆获得的SoSUT5基因为1605 bp,编码534个氨基酸,GenBank登录号KF808328.SoSUT5蛋白的分子量和理论等电点(pI)分别为56.40 kD和8.36,具有12个跨膜结构,属于易化扩散载体(MFS)家族成员,也属于蔗糖/H+共转运体家族(GPH)成员.该蛋白具有保守的SUT蛋白功能域,是SUT5亚家族成员.在甘蔗生理成熟期,从成熟茎、花序、成熟芽和根中均能检测到SoSUT5基因表达,以在花序中的表达量最高,根次之,但在+1叶中检测不到.转pDR196空载体的酵母突变体SUSY7/ura3在以蔗糖为唯一碳源的MD培养基上不能生长,但转pDR-SoSUT5重组质粒的酵母突变体SUSY7/ura3能正常生长,说明SoSUT5蛋白具有蔗糖转运活性.[结论]SoSUT5基因编码蛋白具有转运蔗糖的生物学功能,在甘蔗蔗糖运输和积累过程中发挥调控作用.     

龙眼SPS基因克隆及其表达分析

[目的]克隆龙眼蔗糖磷酸合成酶基因(DlSPS)并分析其表达特性,为深入探究SPS基因家族成员在植物生长发育过程中的调控机制提供理论依据.[方法]以石硖龙眼为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆DlSPS基因,对其进行生物信息学分析,并用实时荧光定量PCR检测龙眼不同组织[根、茎、叶、幼果、果皮、花、熟果(果肉和果皮)]的相对表达量;测定分析果实发育过程中蔗糖含量、SPS活性及DlSPS基因表达的相关性.[结果]克隆获得的DlSPS基因(GenBank登录号为KP769779)cDNA全长3504 bp,编码1057个氨基酸残基,其编码蛋白分子量118.38 kD,理论等电点6.09,脂溶指数85.53,不稳定系数43.69,亲/疏水性平均值-0.412,为不稳定的亲水蛋白.DlSPS蛋白与温州蜜桔(BAA23213.1)SPS蛋白同源性最高,聚在同一小分支上,表明二者亲缘关系较近.DlSPS蛋白二级结构中,α-螺旋占35.0%,延伸链占13.8%,无规则卷曲占51.2%,与其三级结构预测结果相符.DlSPS基因在不同组织中均有表达,但表达量存在明显差异,其中在叶中的表达量显著高于其他组织(P<0.05,下同),其次是在幼果和花中的表达量,在根、果肉、果皮和茎中的表达量较低.龙眼果实发育过程中,蔗糖含量和SPS活性均呈先上升后下降的趋势,但蔗糖含量在谢花后101 d达最大值,而SPS活性在谢花后94 d活性达最大值,说明SPS活性与蔗糖积累具有一定的相关性.DlSPS基因的表达量随着果实发育呈略微下降—大幅上升—略微下降的变化趋势,在谢花后101 d表达量达到最大值,此时蔗糖含量也达最大值.[结论]SPS在龙眼不同组织生长发育过程中对蔗糖积累发挥重要作用,尤其是对叶片和果实中蔗糖积累发挥关键作用.     

低温胁迫对不同耐寒型甘蔗蔗糖代谢相关酶基因表达及其酶活性的影响

[目的]研究不同耐寒型甘蔗品种叶片中蔗糖代谢关键酶基因表达及其酶活性在低温胁迫条件下的变化,为培育高产高糖、抗寒性强甘蔗新品种提供参考.[方法]以耐寒型甘蔗品种GT28和冷敏感型品种ROC22为材料,幼苗期进行6℃低温胁迫处理0（对照）、2、5、9 d及胁迫处理5和9d后恢复生长2d,分析两品种甘蔗＋1位叶叶片蔗糖代谢关键酶基因表达及相关酶活性.[结果]与对照相比,低温胁迫利于诱导GT28相关酶基因的表达,而抑制ROC22相关酶基因的表达.6℃低温胁迫2、5、9 d后,GT28叶片SAI、CIN和SPS1基因相对表达量呈先降低后升高的变化趋势,而SPS2和SS表达量呈逐渐升高的趋势,分别以低温胁迫2和9d最高,为对照的8.31、6.99、3.80、5.27和1.65倍;冷敏感型ROC22叶片SAI、CI和SPS2基因相对表达量呈不断下降的变化趋势,以胁迫2d的相对表达量最高,分别为对照的9.79、5.37和4.711倍,而SPS1和SS相对表达量分别呈上升、先上升后下降的变化趋势.低温胁迫5d后恢复生长2d的ROC22叶片SAI、CIN、SPS1和SS及GT28叶片SPS1和SPS2基因相对表达量明显高于胁迫9d后恢复生长2d的处理,而GT28叶片SAI、CI和SS的表现相反.在胁迫5、9d后恢复生长2d,ROC22叶片CIN、SPS2均有所上升,GT28叶片SAI、SPS1和SS相对表达量均有所下降.与对照相比,低温胁迫2～9 d可不同程度提高不同基因型甘蔗品种叶片AI、NI、SPS和SS酶活性,AI和NI酶活性以GT28叶片相对较高,而SPS和SS酶活性以ROC22叶片表现更高.随胁迫时间的延长（2～9d）,GT28叶片的AI、SPS和SS酶活性均呈逐渐上升的变化趋势,以胁迫处理9 d最高,分别为161.62 μmol Glc/gFW·h、7.88和14.28μmol Suc/gFW·h,而NI酶活性以胁迫处理2 d最高（472.49 μmol Glc/gFW·h）.ROC22叶片AI和NI酶活性随胁迫时间的延长而逐渐降低,均以胁迫处理2d的最高,胁迫处理9d的最低;SPS和SS酶活性则表现为先上升后下降的变化趋势,以?     

高、低糖甘蔗品种成熟期糖分积累特征及代谢相关酶活性分析

为分析高、低糖甘蔗品种蔗糖代谢相关酶与糖分积累的相关性和差异性,对甘蔗高糖(GT35)和低糖(B8)品种成熟期不同成熟度的叶和茎中的蔗糖合成和分解方向酶活性、蔗糖、葡萄糖和果糖含量进行分析。结果表明,2个甘蔗品种叶中己糖含量与NI酶活性显著负相关,茎中蔗糖含量与SPS和CIN酶活性显著正相关,而与SS-s、SS-c、SAI和NI酶活性显著负相关。在GT35成熟茎和老茎中蔗糖含量显著高于B8,己糖含量则显著低于B8。GT35成熟叶、成熟茎和老茎中SS-s酶活性显著高于B8,高SS-s酶活性有利于蔗糖合成。茎中SS-c、SAI和NI酶活性由高到低依次为幼茎、成熟茎和老茎,分解酶活性降低有利于甘蔗茎间蔗糖积累。而随着节间成熟,CIN酶活性提高,有利于茎间蔗糖运输和积累。基于以上结果,认为叶中高SS-s和SPS酶活性,茎中高SPS、SS-s和CIN酶活性,低SAI、SS-c和NI酶活性,可能是高糖甘蔗品种成熟期茎中蔗糖积累的重要调节因素。     

甘蔗蔗糖转运蛋白SoSUT2基因克隆和表达分析

为分析甘蔗SUT家族基因新成员的序列特征和基因表达模式,采用cDNA末端快速克隆技术,以甘蔗GT28未成熟茎cDNA为模板克隆蔗糖转运蛋白基因,命名为SoSUT2-h1,GenBank登录号KF808330。该基因的cDNA序列全长为2 132bp,开放阅读框长1 749bp,编码582个氨基酸,预测分子量和等电点分别为61.80ku和6.17。SoSUT2-h1蛋白具有12个跨膜结构。该蛋白具有保守的蔗糖转运蛋白功能域,属于MFS蛋白家族和GPH(蔗糖/H+共转运体)超家族中的一员。荧光定量PCR表明在甘蔗叶、花序、芽、茎和根中都能检测到SoSUT2基因表达,其中在芽中表达量最高,花序次之,而在根中表达量最低。在甘蔗工艺成熟期,SoSUT2基因表达量与节间蔗糖含量呈正相关性,推测该基因可能参与调控甘蔗节间蔗糖的积累。     

Preliminary studies on expression of sucrose-phosphate synthase Ⅲ gene in sugarcane

[目的]了解蔗糖磷酸合成酶基因在甘蔗中表达特性及其对甘蔗糖分积累影响的作用机理.[方法]以甘蔗品种桂糖28号(GT28)、拔地拉、新台糖20号(ROC20)、新台糖22号(ROC22)为供试材料,选取0叶、+1叶、幼嫩叶鞘、幼茎,通过半定量RT-PCR法对甘蔗SPSⅢ基因的表达进行分析.[结果]SPSⅢ在4个甘蔗基因型中的0叶、+1叶、幼嫩叶鞘和幼茎中均有表达,在GT28 4个不同部位的表达量较低,在拔地拉4个不同部位表达较均匀,在ROC20 4个部位中以嫩叶鞘的表达较高,在ROC22中以幼茎的表达较高.[结论]SPSⅢ在4个甘蔗基因型中的0叶和+1叶、幼嫩叶鞘和幼茎中均有表达,但SPSⅢ表达因甘蔗基因型不同而有所差异.     

甘蔗蔗糖磷酸合成酶SPSⅢ基因表达的初步研究

[目的]了解蔗糖磷酸合成酶基因在甘蔗中表达特性及其对甘蔗糖分积累影响的作用机理.[方法]以甘蔗品种桂糖28号(GT28)、拔地拉、新台糖20号(ROC20)、新台糖22号(ROC22)为供试材料,选取0叶、+1叶、幼嫩叶鞘、幼茎,通过半定量RT-PCR法对甘蔗SPSⅢ基因的表达进行分析.[结果]SPSⅢ在4个甘蔗基因型中的0叶、+1叶、幼嫩叶鞘和幼茎中均有表达,在GT28 4个不同部位的表达量较低,在拔地拉4个不同部位表达较均匀,在ROC20 4个部位中以嫩叶鞘的表达较高,在ROC22中以幼茎的表达较高.[结论]SPSⅢ在4个甘蔗基因型中的0叶和+1叶、幼嫩叶鞘和幼茎中均有表达,但SPSⅢ表达因甘蔗基因型不同而有所差异.     

黑皮果蔗(Badila)节间蔗糖质量分数及其关键酶活性和相关基因表达的分析

以成熟期黑皮果蔗(Badila)的第2、5、8、12节间为材料,分析测定其节间蔗糖质量分数与相关关键酶如蔗糖磷酸合成酶(sucrose-phosphate synthase,SPS)、可溶性酸性转化酶(soluble acid invertase,SAI)、中性转化酶(neutral invertase,NI)活性,并采用RT-PCR对SPS、SAI基因在4个不同节间部位中的表达差异进行半定量分析。结果表明,成熟期黑皮果蔗蔗茎中不同节间的蔗糖、还原糖质量分数均随着节间的成熟而增加,成熟节间未成熟节间;蛋白质质量分数则相反,为未成熟节间高于成熟节间。SPS活性与SPSⅢ基因表达则是在幼嫩茎的活性高于成熟茎;SAI活性也是幼嫩茎大于成熟茎,其基因表达差异表现不明显。NI活性以第5节间最低,其他3个节间无极显著差异。     

甘蔗脱毒健康种苗中蔗糖转化酶表达分析

甘蔗脱毒健康种苗能够有效提高植株生物量和糖分,而蔗糖转化酶则是甘蔗生长和蔗糖积累的关键酶。拟分析3种甘蔗蔗糖转化酶基因,即可溶性酸性转化酶(soluble acid invertase,简称SAI)、可溶性中性转化酶(neutral invertase,简称NI)和细胞壁酸性转化酶(cell wall-bound invertase,简称CWI)基因在脱毒种苗、常规种苗全生育期的表达量差异。结果表明,细胞壁酸性转化酶主要在脱毒健康种苗拔节期未成熟叶片、茎及成熟期叶片、未成熟茎节中上调表达,尤其在成熟期未成熟茎节中大幅上调表达,促进茎节的快速生长和蔗糖的卸载及积累;液泡可溶性酸性转化酶SAI、可溶性中性转化酶主要在成熟期叶片和未成熟茎节中上调表达,有利于促进成熟期脱毒健康种苗茎秆中糖分积累及对单糖的快速利用。进一步研究表明,脱毒处理可以提高甘蔗生长后期蔗糖转化酶的表达量,有利于生物量和蔗糖含量的增加,可能是脱毒健康种苗增糖增产的分子调节机制之一。     

不同品种春玉米籽粒蔗糖积累规律的研究

试验以高淀粉玉米(四单19)、普通玉米(东农250)、优质蛋白玉米(丰禾10)为材料,研究氮素用量对春玉米籽粒蔗糖合成的影响,揭示蔗糖合成过程中蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的调节作用。结果表明,氮素用量适当有利于提高玉米籽粒中蔗糖含量、蔗糖合成酶(SS)合成方向活性和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性,并且证实了蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)能促进春玉米籽粒蔗糖积累。     

钠钾离子替代对椰苗叶片糖类及其代谢酶活性的影响

对沙培环境中的椰子苗进行钠替代钾试验,结果表明:在Na+和K+总浓度为4mmol·L-1的情况下,25%和50%的钠替代钾处理中,蔗糖含量、可溶性糖含量以及蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)的酶活性变化趋势与对照相似,试验后期均趋于平稳且差异不显著(P>0.05);而在75%和100%的钠替代钾处理中,除蔗糖磷酸合成酶(SPS)的酶活性变化趋势与对照基本一致外,蔗糖含量、可溶性糖含量以及蔗糖合成酶(SS)活性均呈逐步下降的趋势。     

质子对植物蔗糖转运蛋白和己糖转运蛋白活性的调节

蔗糖是植物体内进行长距离运输的主要营养物质和信号分子。蔗糖转运蛋白和己糖转运蛋白是蔗糖从源到库的运输过程中的重要参与者。质子不仅通过形成质子动子势为蔗糖和己糖逆浓度梯度跨膜转运提供动力,还调节它们的活性,从而影响蔗糖的运输和分配。该文总结了质子对蔗糖转运蛋白的调节和质子对己糖转运蛋白活性及功能的调节,并加以展望。     

甜菜（Beta vulgaris L）物质生产与碳水化合物代谢的生理生态学研究──第Ⅴ报可溶性糖分的分配动态与蔗糖积累遗传差异的研究

利用１４Ｃ标记研究了不同类型品种甜菜生育期间主要糖分的运转分配动态与蔗糖积累遗传差异．结果表明，在生育期间，叶片中葡萄糖和果糖占叶片和根内３种糖（葡萄糖、果糖和蔗糖）的百分比分别呈先下降后上升趋势，而根中两种糖的百分比呈下降趋势．叶片中蔗糖占叶片和根内３种糖（葡萄糖、果糖和蔗糖）的百分比呈先上升后下降趋势，但根中蔗糖的百分比始终保持上升趋势，甜菜糖分代谢强度随生育期而改变．高糖型品种叶片中葡萄糖、果糖和蔗糖的百分比都分别低于其它类型甜菜３种糖的百分比，而根中３种糖的百分比分别高于其它类型甜菜３种糖的百分比．说明高糖型品种叶片蔗糖合成和运转分配能力强，根部具有优势的蔗糖贮藏能力，最终表现为根中高额蔗糖的积累．     

蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因克隆与表达研究进展

蔗糖是植物中重要的代谢产物,它直接或间接参与多种生理生化反应,研究其含量的变化规律对提高植物生物学产量和增强植物抗逆性具有重要的指导意义。蔗糖磷酸合成酶(SPS)是蔗糖代谢的关键酶之一,它催化蔗糖代谢中的限速反应,SPS基因在分子水平编码调控SPS。研究SPS基因克隆与表达规律是从分子水平揭示蔗糖代谢的基础。本文综述了近年来SPS基因克隆和表达研究进展,并展望了SPS基因的研究前景和应用前景。     

脐橙果实糖积累与蔗糖代谢相关酶关系的研究

通过对“罗伯逊”脐橙果实发育过程中糖含量以及蔗糖代谢相关酶———蔗糖合成酶 (SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性的测定 ,结果表明 :SS合成与分解方向的活性变化趋势相似 ,SS分解方向活性在果实的整个发育期的两次回升 ,分别是SPS和SS合成方向的活性上升阶段 ,它通过调节果实内蔗糖浓度来影响果实的库强 ;SPS和SS合成方向分别是花后 15 0d之前和花后 15 0d之后影响果实糖积累的主要酶 ,SS分解方向则是通过调节果实的库强来影响糖积累     

普通玉米和超甜玉米苗期蔗糖合成酶与磷酸蔗糖合成酶的活力比较

以普通玉米和超甜玉米为试材，比较两玉米中在苗期的蔗糖合成酶与磷本蔗糖合成酶的酶活力变化，结果表明，从胚芽期到五叶期，超甜玉米和普通玉米的蔗糖合成酶，磷酸蔗糖合成酶的活力逐渐升高，并且超甜玉米中这两种酶的酶活力都高于普通玉米。     

嫁接砧木对西瓜果实糖分积累及蔗糖代谢相关酶活性的影响

【目的】研究在果实发育过程中嫁接西瓜糖分积累及蔗糖代谢相关酶活性的变化,探讨不同砧木影响果实品质的机理。【方法】采用优质中小型西瓜早佳为接穗和对照,丝瓜、南瓜(铁木真)、葫芦(昌砧力士F1)、野生西瓜1号、野生西瓜2号为砧木,测定嫁接和对照西瓜果实在发育过程中果糖、葡萄糖、蔗糖的含量以及与蔗糖积累相关酶的活性。【结果】与对照相比,野生西瓜2号/早佳组合的果实糖积累极显著增高,而其他嫁接组合的糖积累均降低,丝瓜/早佳组合的果实糖含量最低;自根和嫁接西瓜果实发育过程中蔗糖转化酶(Inv)活性降低,蔗糖磷酸合酶(SPS)活性升高,蔗糖合酶(SS)在西瓜果实发育后期主要起合成作用,促进果实蔗糖积累,蔗糖代谢相关酶净活性值增大。在整个果实发育过程中,Inv、SPS、SS共同作用于嫁接西瓜和自根西瓜果实的糖分积累及构成;嫁接和对照西瓜果实以己糖积累为主,蔗糖积累为辅。【结论】砧木不同,西瓜果实的糖分积累量也不同,其中野生西瓜2号对早佳西瓜品质影响最小,可以作为优良的嫁接砧木在生产实践中应用。     

离子交换纤维制备医药级蔗糖工艺研究

[目的]探讨ZB-1强酸性阳离子交换纤维柱制备医药级蔗糖的工艺。[方法]采用ZB-1强酸性阳离子交换纤维柱法去除食品级蔗糖中铅等杂质,制备医药级蔗糖,用石墨炉原子吸收光谱法测定痕量的铅,并用旋光仪测定其比旋光度。[结果]当阳离子交换纤维用量为2.0 g,上柱液质量浓度为0.30 g/ml,pH为7,上样液流速为5 BV/h时,可有效除去食品级蔗糖中的铅等杂质,并使蔗糖比旋光度合格。[结论]该工艺制得的医药级蔗糖指标符合《英国药典》2000版标准,收率高达92.63%。     

快速失水对采后烟叶蔗糖代谢的影响

【目的】明确不同失水处理对采后烟叶蔗糖代谢的影响,为优质烤烟形成奠定基础。【方法】以烤烟品种"秦烟96"为材料,选取适熟中部烟叶(10～12叶位),设置正常处理(CK)、失水10%处理(T1)和失水20%处理(T2)3个失水梯度,在处理后不同时间测定烟叶蔗糖、葡萄糖和果糖含量,研究采后烟叶蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)和转化酶(INV)活性及基因表达的动态变化。【结果】与正常处理(CK)相比,失水处理总体上增加了采后烟叶蔗糖、葡萄糖和果糖含量。失水10%处理烟叶的SPS活性随采后时间的延长呈逐渐下降趋势,且SPS基因表达量降低,而SS和INV活性随采后时间的延长呈上升趋势,SS和INV基因表达量增加;失水20%处理烟叶的SPS、SS和INV活性及基因表达量则与失水10%处理呈相反变化规律。【结论】失水处理促进了采后烟叶糖含量增加,且失水10%处理烟叶在采后以蔗糖分解代谢为主,而失水20%处理则抑制了蔗糖分解代谢。