MeNINVs在不同品种木薯的表达模式及酶活性分析

碱性/中性转化酶(NINV)催化蔗糖分解成葡萄糖和果糖,是木薯块根的蔗糖分解代谢的关键酶之一。本研究以淀粉含量不同的木薯品种(SC8-高淀粉,SC124-中淀粉,9Ⅰ-低淀粉)为材料,研究木薯块根膨大期,Me NINV基因家族在源库器官的表达模式以及酶活性特点。结果表明,不同品种木薯Me NINVs的表达模式相似,Me NINV1、Me NINV16、Me NINV110及n INV1在叶片中表达量均高于其他成员;同时,Me NINV1和NINV1在块根中的表达量也高于其他成员。不同品种木薯叶片中的Me NINVs表达及酶活性差别不大,但是高淀粉品种SC8块根中的Me NINVs表达量比9Ⅰ低,而NINV酶活性却远高于9Ⅰ,推测木薯NINV酶活性存在转录后调控机制。本研究为进一步研究碱性/中性转化酶在木薯淀粉积累过程中的作用奠定了基础。     

14-3-3蛋白结构与功能预测及其在木薯成熟期的表达分析

为了深入研究木薯14-3-3蛋白结构和功能,也为研究木薯块根淀粉积累的分子调控提供新思路。本研究采用生物信息学方法对木薯14-3-3蛋白家族的组成成分与理化性质、系统发育进化、导肽、亚细胞定位、二级结构、功能结构域、三级结构及亲水性、疏水性进行分析和预测,并对14-3-3基因在不同木薯品种中进行差异表达分析。结果表明：（1）木薯14-3-3蛋白家族16个异构体存在多个不同的保守结构域,二级结构相似的亲水性蛋白家族成员在进化关系上可划分为2大不同的类别;（2）14-3-3基因家族16个成员在花叶木薯、ZM-Seaside和华南9号(SC9)块根成熟期的表达水平存在显著性差异(P<0.05),与花叶木薯和SC9相比,产量较高的木薯品系ZM-Seaside块根中14-3-3基因表达水平显著下降(P<0.05),推测14-3-3蛋白在木薯块根成熟期的淀粉积累过程中可能起着负调控作用。     

不同生长期木薯叶片的品质比较分析

为提高木薯副产物综合利用率,以‘SC9’、‘SC12’、‘SC6068’、‘热引1 号’4 个食用木薯品种的叶片为研究对象,比较分析幼叶、嫩叶、老叶3 个生长期,不同脱氰处理对其氢氰酸、总黄酮、蛋白质等品质指标的影响,并利用SAS系统进行主成分综合评价。结果表明,烘干处理后叶片的营养损失较少,但氰化物含量极显著高于食品安全标准;70℃水浴处理后氰化物含量在食品安全范围内,但总黄酮含量急剧降低。从品种和叶片生长期各指标看,品种间和不同生长期间均存在显著差异,其中‘SC6068’叶片总黄酮最高,达31.663 mg/g。经主成分综合评价发现,从生育期看,4个品种嫩叶烘干处理优于70℃水浴处理,但氰化物含量偏高;从品种看,‘SC12’和‘SC6068’2 个品种烘干处理优于70℃水浴处理,其综合评价值F1分别是2.5892、2.5272,可考虑将其作为食品和抗氧化活性物质资源化开发利用。总之,本研究表明不同木薯品种叶片加工利用方式与叶片黄酮含量和氰化物含量密切相关,直接干燥对黄酮类物质的影响较小,适用于发酵型饲料加工利用;而70℃水浴处理叶片氰化物含量较低,适用于食品原料加工。     

实时荧光定量PCR检测木薯转化酶和蔗糖合酶的mRNA表达量

本研究通过对木薯根不同发育时期的酸性转化酶和蔗糖合酶进行m RNA表达量检测,旨在为木薯块根膨大过程中韧皮部卸载路径的阐明提供一定的证据。采用了实时荧光定量PCR技术、△△Ct法对蔗糖代谢酶m RNA相对表达量进行测定。质外体途径的调控酶细胞壁和可溶性酸性转化酶都在须根里表现出了较高的表达量,尤其是细胞壁性酸性转化酶在两种须根里的表达量都显著高于三个发育时期的块根,与之相反,共质体途径的调控酶蔗糖合酶在块根中的表达量则显著高于须根,特别是膨大期的表达量在这些组织中表现出最高水平。因此,细胞壁酸性转化酶和蔗糖合酶分别在须根和块根中的相对高表达,初步证实了须根的质外体和块根的共质体卸载途径的主体地位。     

不同木薯品种（系）农艺性状分析及高产品种（系）筛选

为了解影响木薯产量的主要因素,筛选高产木薯品种（系）,通过主成分分析对10个品种（系）的9个主要农艺性状指标进行量化对比分析。结果表明,10个木薯品种（系）的农艺性状除落叶高度和块根粗无显著差异外（P>0.05）,其余农艺性状间均具有显著差异（P<0.05）,品种（系）SC9、SC124和58-7的农艺性状变异较大,农艺性状中又以单株产量、地上鲜重、鲜薯个数和主茎粗的变异系数最大。鲜薯个数、块根长和块根粗是影响单株产量的关键因子。通过主成分分析提取了2个主成分,累积方差贡献率达88.1%,反映了农艺性状指标的基本信息,其中,鲜薯个数是第1主成分的主导变量,块根长是第2主成分的主导变量。10个木薯品种（系）中,SG-9的综合得分最高,GMT和SC9的产量优势明显,可作为种植推广的品种。     

七个木薯品种的氢氰酸含量研究

为了研究木薯不同品种的氢氰酸含量差异,本研究选用硝酸银滴定法,对七个不同品种木薯（‘华南5号’、‘华南7号’、‘华南9号’、‘华南124’、‘华南205’、‘华南8013’、‘ZM8625’）不同部位（叶片、茎秆、去周皮块根和带周皮块根）的氢氰酸的含量进行测定。结果表明,七个品种木薯叶片中氢氰酸含量最高的是‘华南9号’,最低的是‘华南8013’;茎秆中氢氰酸含量最高的是‘ZM8625’,最低的是‘华南9号’;去周皮块根和带周皮块根中氢氰酸含量最高的均是‘华南205’,带周皮块根中最低的是华南7号’,去周皮块根中最低的是‘华南9号’;‘华南205’各部位的氢氰酸含量均较高。七个品种木薯叶片和茎秆氢氰酸含量均大于块根中氢氰酸含量,带周皮块根氢氰酸含量均约为去周皮块根氢氰酸含量的2倍,去周皮块根氢氰酸含量均极显著低于其他部位。结果说明,木薯氢氰酸含量主要大量集中在叶片、茎杆和周皮中;华南8013叶片可开发为优质菜用或饲料资源,华南9号块根可开发为优质食用或饲用资源。     

木薯MeSWEET3b的基因克隆及功能分析

SWEET基因家族是近年新发现的一类糖转运蛋白家族,对植物的生长发育、激素平衡及植物与微生物互作等方面有着重要的调控作用。为了探索木薯SWEET基因的功能,本研究通过RT-PCR的方法从木薯主栽品种‘华南9号’(SC9)的叶片中克隆得到了木薯MeSWEET3b基因,并对其进行了生物信息学分析和功能的初步探究。结果表明,木薯MeSWEET3b蛋白具有典型的SWEET蛋白结构域的特征,含有2个Mt N3＿slv结构域和7个跨膜螺旋;MeSWEET3b与拟南芥AtSWEET3基因、水稻OsSWEET3a、OsSWEET3b基因高度同源,都属于CladeⅠ的第一分支;木薯MeSWEET蛋白定位在细胞膜上,且行使转运半乳糖的功能。此外,木薯MeSWEET3b基因还受到木薯黄单胞菌Xam的诱导而高表达。本研究明确了木薯SWEET家族成员MeSWEET3b转运半乳糖这一重要功能,且受到病原菌Xam的诱导表达。本实验结果为进一步揭示木薯体内光合产物从源到库的运输分配以及木薯与微生物互作机理提供了理论依据。     

木薯MeSAUR1互作蛋白的筛选及鉴定

木薯MeAGPS1a基因编码的小亚基是淀粉合成关键酶AGPase的催化中心,前期研究发现MeSAUR1转录因子可结合MeAGPS1a基因启动子并调控该基因表达。采用酵母双杂交技术筛选MeSAUR1转录因子的互作蛋白,可进一步解析MeAGPS1a基因表达的分子调控网络。本研究构建了MeSAUR1的酵母双杂交诱饵载体pGBKT7-MeSAUR1,采用酵母双杂交技术从木薯cDNA文库中筛选MeSAUR1的候选互作蛋白,结果共筛选出31个阳性克隆。通过酵母双杂交点对点实验验证了候选互作蛋白MePP2C与MeSAUR1的互作关系,本研究结果有助于揭示Me SAUR1蛋白调控木薯淀粉合成的互作网络。     

甘薯细胞壁蔗糖转化酶基因IbCWIN家族成员鉴定及表达分析

甘薯是重要的粮食、饲料、工业原料作物和新型的生物能源作物,细胞壁蔗糖转化酶是植物源、库组织蔗糖代谢的关键酶,但关于甘薯细胞壁蔗糖转化酶基因IbCWIN家族成员的研究尚未见报道。本研究测定供试品种不同组织部位的蔗糖淀粉含量,利用生物信息学方法对IbCWIN基因家族的理化性质、保守结构域、系统进化关系、启动子作用元件、组织特异性表达模式进行分析。结果表明,甘薯茎中蔗糖含量最高,须根和叶次之,块根最低;块根淀粉含量最高,极显著高于其他部位。甘薯中含有10个IbCWIN基因,编码氨基酸442～1115个,蛋白质分子量范围49.56～124.44kD,等电点为5.0～9.1。分布在8条染色体上,都含有Glyco₃2保守结构域及相同或相似的保守基序motif,属于糖基水解酶基因家族GH32。IbCWIN与木薯MeCWINV同源性高, IbCWIN基因家族启动子区域含有多种类型的顺式作用元件。qRT-PCR结果表明,IbCWIN基因家族在甘薯不同组织中均有表达且有多种表达模式,其中IbCWIN2和IbCWIN9在块根中表达量显著高于其他组织部位。本研究为下一步探索甘薯IbCWI...     

Introgression of antioxidant activity into cassava (Manihot esculenta C.): an effective technique for extending fresh storage roots shelf life

Physiological postharvest deterioration (PPD) of cassava is the main constraint affecting its nutritional and economical values. PPD is induced by wounds when detaching storage roots from mother plant during harvesting. It is accelerated by the reactive oxygen species (ROS) such as oxygen ion (O₂) and peroxide (O₂)^?2. The carotenoid content and its antioxidant property can help in extending shelf life of cassava storage roots. The primary mode of action of carotenoids as antioxidant is to quench singlet oxygen. Cassava breeding was reported to successfully introgress and improve carotenoid content into cassava. The two types of phytoene synthase (PSY) enzymes (PSY1 and PSY2) are key regulators of carotenoids accumulation in cassava. Carotenoids formation and accumulation in cassava storage roots are induced by a single nucleotide polymorphism in PSY2 which causes a non‐conservative amino acid exchange. This single nucleotide polymorphism in PSY gene is co‐segregated with β‐carotene in cassava storage roots, a phenomenon that could help to unravel the mechanism of introgression of carotenoids into cassava. This article investigates breeding feasibility for improving quality of cassava landraces in developing countries.     

木薯块根解剖结构及皮层厚度与淀粉积累的关系

为对木薯块根皮层厚度及其解剖结构进行研究,以高粉品种‘新选048’、‘辐选01’和低粉品种‘华南124’为研究材料,对3 个木薯品种的块根皮层与淀粉储藏区淀粉颗粒大小、皮层厚度和皮层及淀粉储藏区多项生理指标进行了测定。结果表明：3 个品种块根储藏区中淀粉粒要比皮层中长;高粉品种淀粉粒在2 个组织中都比低粉品种‘华南124’的长;木薯皮层厚度与淀粉含量的积累呈负相关关系,这种关系在具亲缘关系的木薯品种之间尤为明显;在对块根皮层与淀粉储藏区各项生理指标的测定中,发现3 种可溶性糖及可溶性总糖在皮层中积累要远远大于淀粉储藏区,且高粉品种可溶性总糖含量在皮层与淀粉储藏区中差异最显著,这说明块根皮层对淀粉积累起了关键作用。     

木薯干旱胁迫下离区发育相关基因MeAP2-2酵母单杂交文库构建及其上游调控基因的筛选

为了研究干旱胁迫下调节木薯叶片脱落相关的重要节点基因及其分子调控网络,以‘华南5号’木薯为实验材料,通过采用酵母单杂交筛选系统,将MeAP2-2启动子中激素与胁迫相关的元件串联后整合入酵母染色体,构建诱饵菌株;采用SMART技术进行离区cDNA文库的构建,将离区cDNA与pGADT7-Rec表达载体共同转化诱饵菌株,通过同源重组在酵母细胞内筛选MeAP2-2的上游转录调节因子;利用酵母菌落PCR法获得阳性克隆中的cDNA插入片段,测序后在JGI网站进行Blast分析。结果表明,构建的cDNA文库库容为1.5×106,插入片段大小为250~3000 bp。cDNA 插入片段经测序和Blast同源性分析和定量PCR分析,筛选出1个Metallothionein protein,1个Core histone protein,1个Heavy-metal-associated protein与MeAP2-2相关的调节因子。实验结果证明酵母单杂交文库构建成功,初步筛选获得了调节MeAP2-2的上游调节因子。为研究木薯干旱胁迫下离区发育的信号转导通路奠定了基础。     

木薯块根贮藏保鲜的影响因素及保鲜技术研究进展

简述了组织结构特性、采后生理特性、酶、营养成分等因素对木薯块根耐贮性的影响,总结了木薯块根贮藏保鲜技术在国内外的研究进展,包括采前处理、隔氧保鲜、低温贮藏、热处理、药剂处理、短波紫外保鲜等方面的研究情况,同时指出了木薯块根贮藏保鲜中存在的问题并提出了今后的研究展望。     

高低淀粉木薯品种光合特性研究

为了探讨高低淀粉木薯品种不同生育期内光合特性的变化,以SC124和‘辐选01’两个块根淀粉含量不同的木薯品种为材料,利用LI-6400光合作用测定仪,研究高、低淀粉木薯品种的光合特性。结果表明：在整个生育期,高低淀粉木薯品种净光合速率呈先上升后下降的趋势,在木薯的苗期,‘辐选01’的净光合速率明显低于SC124;在块根膨大期,‘辐选01’的净光合速率明显高于SC124;在块根形成期、块根成熟期,差异不明显。在整个生育期,高低淀粉木薯品种蒸腾速率呈先上升后下降的趋势,在木薯的苗期、块根形成期、块根成熟期,‘辐选01’的蒸腾速率明显低于SC124;而在块根膨大期,‘辐选01’的蒸腾速率高于SC124,但差异不明显。在整个生育期,高低淀粉木薯品种气孔导度呈先上升后下降的趋势,在木薯的整个生长时期,‘辐选01’的气孔导度都低于SC124。在整个生育期,高低淀粉木薯品种胞间CO2浓度呈先上升后下降的趋势,在木薯的苗期、块根形成期,‘辐选01’的胞间CO2浓度都低于SC124,但差异不明显;在块根膨大期,‘辐选01’的胞间CO2浓度明显高于SC124;在块根成熟期,‘辐选01’的胞间CO2浓度明显低于SC124。