橡胶树中碱性转化酶HbNIN9表达及酶学特性分析

转化酶作为蔗糖分解代谢的关键酶,在植物生长发育、生物与非生物胁迫响应等生理过程中发挥重要作用。基于对橡胶树不同组织转录组数据库的分析,本研究克隆了一个在橡胶树种子中有较高丰度表达的中碱性转化酶基因HbNIN9;系统进化分析和在线软件预测均显示其亚细胞定位为线粒体,属于中碱性转化酶α亚族成员;利用原核表达体系成功获得Hb NIN9优化表达的重组蛋白,优化表达的诱导条件为0.5 mmol/L IPTG,25℃培养6 h;酶学特性分析表明,HbNIN9蛋白酶活反应的最适温度为45℃,最适pH值为7.5,米氏常数Km值为18.09 mmol/L。本研究从蛋白水平证实了Hb NIN9为典型的中碱性转化酶,有助于深入揭示线粒体型转化酶在橡胶树种子糖代谢中生理功能,丰富橡胶树中碱性转化酶家族成员的生理生化研究。     

蔗糖载体调控作物“源、库”分配的研究进展

蔗糖是植物光合作用及物质转运的主要形式,植物体内重要的信号物质,并且为植物生长代谢提供碳源与能量。而在蔗糖转运过程中,蔗糖载体（SUT）发挥着不可替代的作用。首先介绍了植物中“源、库、流”理论和蔗糖载体基因分离,阐述了蔗糖载体在蔗糖由“源”到“库”转运过程中发挥的作用,及与农艺性状的关系,并阐明蔗糖在植物体生长发育过程中的作用。归纳总结了蔗糖载体介导的蔗糖跨膜转运过程,进而探讨了蔗糖跨膜转运存在的问题。     

种子发育过程中糖的吸收和代谢过程

本文分析了种子发育过程中糖的吸收和代谢过程，包括糖卸载过程中糖转运蛋白的功能和调控作用，以及糖代谢过程中转化酶、蔗糖合酶及蔗糖磷酸合酶对种子发育过程中碳水化合物变化的影响，同时还总结了最近在种子的糖吸收与代谢过程中所取得的研究成果。     

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。     

橡胶树中碱性转化酶基因HbNIN7的克隆与表达分析

蔗糖主要由植物光合作用产生,其水解依赖于转化酶和蔗糖合成酶。其中,转化酶催化蔗糖不可逆分解为葡萄糖与果糖。本研究基于橡胶树的基因组和转录组数据库,采用RT-PCR技术克隆得到一个中碱性转化酶基因HbNIN7基因,预测编码683个氨基酸。同源与亚细胞定位分析表明HbNIN7属于α类中碱性转化酶,定位于线粒体。通过原核表达获得其重组蛋白,酶活性分析表明,HbNIN7重组蛋白最适酶活pH值7.2;最适酶活温度45℃;最大反应速率32.69 mmol hexose·mg^-1protein·h^-1;Km值25.04 mmol/L。利用荧光定量方法分析基因的表达特征,结果显示:HbNIN7基因在雄花中表达水平最高,且在雄花发育的不同阶段差异显著,说明Hb NIN7很可能参与橡胶树花组织中糖利用及糖信号调控。     

盐胁迫对苗期番茄蔗糖代谢的影响

研究了不同浓度盐胁迫下番茄苗期蔗糖代谢相关酶（转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶）的活性变化与糖积累的关系。结果表明：盐胁迫在一定程度上可以提高番茄幼苗体内的果糖和葡萄糖含量,降低蔗糖的含量。短期盐胁迫可以提高番茄幼苗体内转化酶的活性,使相应的可溶性酸性转化酶mRNA水平提高,处理后期转化酶活性及可溶性酸性转化酶mRNA水平下降;蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的活性降低,但与对照之间的差异不显著;表明盐胁迫主要通过调节转化酶表达与活性变化来影响番茄苗期的蔗糖代谢水平。     

外源生长素对番茄果实蔗糖代谢关键酶活性及基因表达的影响

以普通栽培型番茄辽园多丽为试验材料,研究了花期施用PCPA对发育过程中的番茄果实糖含量变化、蔗糖代谢关键酶活性及可溶性酸性转化酶基因表达的影响.结果表明,随着番茄果实的发育,可溶性酸性转化酶的活性和酶基因的表达均增强,果糖和葡萄糖的含量也呈递增的趋势,成熟时含量最高.PCPA处理在果实发育的成熟期提高了酸性转化酶的活性,促进了可溶性酸性转化酶基因的表达,增加了果糖和葡萄糖的含量.     

木薯碱性/中性转化酶MeNINV4酵母功能互补

木薯(Manihot esculenta Crantz)为大戟科植物,其块根富含淀粉,主要用于食用、饲用,同时木薯淀粉还可广泛应用于工业生产中。木薯块根淀粉的合成需要蔗糖提供碳水化合物和能量,碱性/中性转化酶在木薯块根蔗糖分解利用时起关键作用。前期已从木薯基因组中克隆获得了11个碱性/中性转化酶基因,其中Me NINV4主要在茎中表达。本研究主要利用转化酶酵母突变菌株SEY2102进行酵母功能互补实验,鉴定Me NINV4是否具有催化蔗糖分解的功能。结果发现,转了p DR196-Me NINV4的SEY2102酵母可以在以蔗糖为唯一碳源的培养基中生长,表明Me NINV4能催化分解蔗糖。提取含有p DR196-Me NINV4质粒的SEY2102酵母粗酶液,进行碱性/中性转化酶活性检测,发现其能催化蔗糖分解成还原糖。这些结果为进一步研究Me NINV4的酶学特性及生理功能提供参考。     

植株叶片蔗糖、淀粉积累与其降解酶活性关系研究

不同植物功能叶片淀粉、蔗糖积累及酸性转化酶、淀粉酶活性均存在显著差异。依叶片蔗糖与淀粉积累量比值可大体将测定的28种植物划分为以积累淀粉为主的粉叶植物，以积累蔗糖为主的糖叶植物和介于两者之间的中间类型植物。三类植物功能叶片淀粉积累量与淀粉降解酶活性均无显著相关，但糖叶及粉叶植物叶片蔗糖积累量与酸性转化     

己糖激酶调控‘赤霞珠’酿酒葡萄蔗糖分解代谢

以酿酒葡萄(Vitis viniferaL.)‘赤霞珠’果实为试材,研究己糖激酶与蔗糖分解代谢关键酶[可溶性酸性转化酶和蔗糖合酶(分解方向)]在果实发育过程中的关系,以期为己糖激酶对蔗糖分解代谢的调控提供知识。利用高效液相色谱(HPLC)分析了发育期‘赤霞珠’葡萄果实中蔗糖、葡萄糖和果糖的含量,测定了其己糖激酶、酸性转化酶和蔗糖合酶活性变化趋势。研究表明,果实整个发育过程中,蔗糖含量极微,己糖激酶表现出与葡萄糖、果糖相反的梯度变化;葡萄糖和果糖含量低时,可溶性酸性转化酶和蔗糖合酶的活性开始上升;葡萄糖和果糖含量高时,可溶性酸性转化酶和蔗糖合酶的活性降低。相关性分析表明,蔗糖含量与葡萄糖含量、果糖含量显著相关,葡萄糖和果糖含量与可溶性酸性转化酶、蔗糖合酶活性负相关,己糖激酶活性与所有因子负相关,但无显著相关。讨论后得出己糖激酶可能通过其催化活性调控葡萄糖和果糖的积累并反馈调节可溶性酸性转化酶和蔗糖合酶。     

灌浆结实期弱光对水稻籽粒蔗糖及其降解酶活性的影响

选用IR72（籼稻）和日本睛（粳稻）,在开花后遮光处理,对弱光条件下籽粒蔗糖含量的动态变化和降解酶的活性进行了研究。结果表明：两品种籽粒的蔗糖含量减少,蔗糖分解加快,蔗糖合成酶（SS）活性下降,液泡型转化酶（VCI）和细胞壁结合型转化酶（WCI）活性提高。即在弱光条件下,转化酶活性的提高加快了蔗糖的分解。相关分析表明,蔗糖合成酶活性、细胞壁结合型转化酶活性与淀粉积累速率显著正相关。说明这两种酶在蔗糖的分解和淀粉的合成过程中起着十分重要的作用。     

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Glyco_32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IbCWIN基因家族的功能及调控甘薯源、库关系机制提供理论指导。     

商用硬皮甜瓜及其自交亲本的糖和有机酸变异

硬皮甜瓜和其它甜瓜因其独特的香味而备受关注，较高的糖分水平通常对品质有决定作用。在许多荒漠甜瓜中积累最多的糖分为蔗糖，在成熟的最后阶段水果大量积累蔗糖。蔗糖的增加伴随着酸性转化酶和中性转化酶活性的激剧下降以及蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性的增加。     

曙光油桃果实发育过程中蔗糖积累与相关酶的关系

以曙光油桃为试材,研究了发育过程中蔗糖积累与相关酶活性的关系。结果表明：发育早期,曙光油桃果实的果糖和葡萄糖含量相对较高,随着果实的发育,果糖和葡萄糖含量逐渐降低,而蔗糖含量急剧上升并成为主要可溶性糖。相关分析结果表明：在整个发育过程中,细胞壁酸性转化酶、可溶性中性转化酶与曙光油桃果实的蔗糖含量呈显著的负相关,蔗糖合酶与蔗糖含量呈极显著的正相关。由此表明,曙光油桃果实的蔗糖积累主要受到转化酶和蔗糖合酶的调控。     

碳水化合物代谢参与番茄响应低磷胁迫的分子机制

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素。土壤中磷主要是以植物不能吸收利用的固定态和有机态存在,所以低磷胁迫是其生长发育过程中常见的一种逆境胁迫。为明确不同基因型番茄通过碳水化合物代谢的改变从而启动根部对低磷的响应机制,本研究对两个番茄品系9号(耐低磷型)和30号(磷敏感型)进行低磷胁迫处理,测定了不同部位碳水化合物含量及关键酶活性的变化,并利用实时定量RT-PCR技术分析了蔗糖转运蛋白SUT在番茄不同部位中的表达。结果表明,番茄品系9号在低磷胁迫下果糖、葡萄糖和蔗糖在叶和茎中均增加,而番茄品系30号则相反。对番茄糖类代谢起到主要作用的是蔗糖中性和酸性转化酶。转化酶活性在番茄品系30号品系有不同程度的降低,而番茄品系9号品系中转化酶活性主要在根中降低,茎叶中较高。SUT的基因表达结果表明蔗糖转运蛋白在低磷处理的24 h内,各基因表达变化显著,在番茄品系9号的叶和茎中SUT1的表达较高,根中SUT2表达较高,而SUT4在叶中表达较高。这一结果说明,低磷胁迫下番茄植株地上部的光合作用受到影响,导致碳水化合物水平的改变,进而影响了蔗糖转运蛋白的表达及对蔗糖在植株的分配,最终影响了植株对低磷胁迫响应的不同。本实验结果为阐明番茄适应低磷的机制,选育开发低磷养分高效吸收型的作物品种,提高养分利用率提供重要的理论与实践依据。     

慈竹细胞壁转化酶BeCWINV1的克隆、亚细胞定位和表达分析

细胞壁转化酶(CWINVs)是糖降解关键酶之一,在植物发育、同化物分配和调节库强等方面具有重要作用。为了探究慈竹中CWINVs基因的亚细胞定位和表达水平,本研究以慈竹转录组数据库为基础,从慈竹笋中克隆到BeCWINV1基因。其开放阅读框序列长度为1 758 bp,编码585个氨基酸残基。序列比对和系统进化分析表明,BeCWINV1具有细胞壁转化酶特异的活性功能位点"WECPD",并与绿竹Boβfruct1、水稻CIN2、玉米INCW2亲缘关系较近,聚在一个CWINV分支上。将BeCWINV1-GFP融合载体瞬时转化洋葱表皮细胞的研究也证明了BeCWINV1定位在细胞壁上,表明其可能参与质外体空间蔗糖的水解。实时荧光定量PCR分析表明,BeCWINV1在慈竹茎杆中表达量显著高于其他部位;额外施加蔗糖对BeCWINV1表达没有明显影响,但糖供应受到限制时其表达被显著激活。这些结果表明,BeCWINV1参与慈竹茎杆韧皮部卸载,对逆境胁迫下维持细胞内糖浓度和库活性方面有重要的作用。     

脱落酸与赤霉素对瓜尔豆蔗糖代谢酶类的影响

研究了脱落酸与赤霉素对瓜尔豆叶片和种子发育过程中糖代谢相关酶活性的影响。结果表明,脱落酸与赤霉素处理均能降低酸性转化酶活性,赤霉素(500mg/L)对中性转化酶与酸性转化酶活性降低程度最大。赤霉素(500mg/L及750mg/L)在整个生育期增加叶片蔗糖合成酶与蔗糖磷酸合成酶活性,脱落酸(2.64mg/L,1.32mg/L及3.96mg/L)及赤霉素(250mg/L)均不同程度地降低蔗糖合成酶与蔗糖磷酸合成酶活性。各处理间差异达到显著水平。低浓度的脱落酸(1.32mg/L)降低种子中性转化酶和蔗糖磷酸合成酶活性;高浓度的脱落酸(2.64mg/L及3.96mg/L)能提高种子的中性转化酶、酸性转化酶、蔗糖合成酶与蔗糖磷酸合成酶活性。低浓度的赤霉素(250mg/L)能相对降低瓜尔豆种子内的中性转化酶、酸性转化酶、蔗糖合成酶与蔗糖磷酸合成酶活性,而高浓度的赤霉素(500mg/L及750mg/L)则明显地升高中性转化酶、酸性转化酶、蔗糖合成酶与蔗糖磷酸合成酶活性,表现出较强的蔗糖合成与分解能力。 ;     

转化酶种类与生理功能及对烟草品质的影响

烟草是中国最重要的经济作物之一,烟草生产是以提高品质为核心。转化酶在烟草生长的各个阶段都发挥重要作用,该文介绍了转化酶的种类和生理功能,讨论了酸性转化酶在参与韧皮部卸载、光合产物的运输、碳水化合物组成、细胞渗透调节以及细胞对胁迫的响应中的作用,着重综述了转化酶在烟草生长发育、调制和陈化过程中的作用及对碳代谢状况的影响,皆对改善烟草品质具有实际意义     

植物激素对冬瓜外观及内在品质相关基因表达的影响

探究GA₃、ABA和6-BA三种植物激素对冬瓜果实品质的影响并进一步探究其作用机制。以冬瓜(B481)为试材，测得外源喷施激素后冬瓜果实外观、风味、营养品质的变化及相关基因表达的变化。ABA处理后冬瓜果长及果粗显著减少，且与冬瓜果型相关的生长素响应基因BhSAUR的表达显著下调；GA₃处理后冬瓜果实果糖和葡萄糖含量显著提高、蔗糖含量显著降低，且糖代谢通路中碱性α-半乳糖苷酶BhAGA1与BhAGA2、酸性转化酶BhSAI1及蔗糖合成酶BhSUS2的表达显著上调、蔗糖合成酶BhSUS4及蔗糖磷酸合成酶BhSPS1的表达显著下调；GA₃、ABA、6-BA分别处理后冬瓜果实中AsA含量均显著降低，且冬瓜抗坏血酸代谢通路中脱氢抗坏血酸还原酶BhDHAR2的表达显著上调。综上，植物激素通过调控关键基因的表达影响冬瓜果长、单糖、蔗糖、抗坏血酸。这为激素改善冬瓜果实品质提供重要的理论依据。     

植物蔗糖合酶生理生化功能研究进展

蔗糖作为光合作用的主要产物之一,在植物体内有着多种多样的生理功能。而蔗糖合酶作为糖基转移酶家族的一类,在蔗糖代谢过程中起着重要的作用。在植物体内,蔗糖合酶可逆的催化蔗糖与二磷酸核苷(NDP)分解生成二磷酸核苷葡萄糖(NDPG)和果糖,该反应是糖代谢过程中最重要的限速步骤。蔗糖合酶在植物体内以基因家族的形式存在,系统发育显示,蔗糖合酶存在3个亚族,且不同亚族存在不同的表达模式。近些年来的研究表明,蔗糖合酶在植物体内主要有几大生理功能,如参与大分子糖类的合成、逆境响应、参与生殖生长、调控果实品质等。综述了蔗糖合酶近些年来的研究进展,并对未来研究方向进行展望以期为后面的研究做出参考。