蔗糖代谢相关酶与果实糖代谢

蔗糖是高等植物光合作用的产物,蔗糖代谢是糖积累的重要环节,蔗糖相关酶——转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶对果实中糖分的代谢起着关键作用,近些年来,有关蔗糖相关酶在果实中的作用的研究已成为热点,本文介绍了果实中糖的运输,转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶与果实糖代谢的关系,以期为相关研究提供参考。     

纽荷尔脐橙果肉糖分积累和蔗糖代谢相关酶活性的变化

在纽荷尔脐橙果实不同发育时期测定了果肉中的蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶的活性。结果表明:在果实膨大期,可溶性糖积累以蔗糖积累为主,3种可溶性糖含量积累同步上升,果实膨大期结束时是可溶性糖积累的关键时期;在成熟期,3种可溶性糖含量维持膨大期时的最高含量。9月前,果肉蔗糖转化酶(Ivr)活性明显下降,9月后,活性差异不显著;蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性在8月最高,然后下降,成熟期又明显上升;蔗糖合成酶(SS)在果实膨大初期和成熟期分解活性高于合成活性,在果实膨大中、后期反之;蔗糖代谢酶类总活性和净活性变化与果实生长发育进程和果肉蔗糖含量的变化特点一致。     

蔗糖代谢相关酶在果实中的作用

蔗糖积累是果实品质形成的关键,而蔗糖代谢又是糖积累的重要环节,现综述近年来果树中蔗糖代谢关键酶--转化酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)在果实发育期间对果实内糖类物质代谢的作用特性,以期为果品生产中适时采取措施合理调控糖类代谢,提高果实品质提供参考.     

植物蔗糖代谢参与酶的表达及调控

在高等植物中,蔗糖具有至关重要的作用,蔗糖是光合作用的主要产物,是糖运输的主要形式,在植物生长、发育、营养物质的贮存、信号传导以及逆境条件下有重要的作用。植物中的蔗糖代谢受多种酶的调节,现对蔗糖代谢关键酶的表达及调控进行综述,并对存在的问题和今后研究的方向进行探讨。     

甜瓜蔗糖磷酸合成酶基因全克隆及工程载体的构建

蔗糖磷酸合成酶在甜瓜果实蔗糖合成途径中起关键性的调节作用,克隆该基因并导入甜瓜低糖自交系,可改良甜瓜果实品质创新优良种质。从甜瓜幼苗叶片提取总RNA,利用RT-PCR与Southern blot方法相结合,重组子质粒经限制性内切酶酶切和PCR验证以及测序同源性比较,克隆到基因的5’(2859bp)和3’(852bp)。应用高保真Taq聚合酶PCR拼接蔗糖磷酸合成酶完整cDNA序列3692bp,该片段与GenBank中其它植物基因序列具有97%￣99%的同源性,登录号DQ364058。应用BamHⅠ、KpnⅠ、BglⅡ限制性酶切获得植物双元表达载体pROK2及基因的线性片段,通过T4连接酶反应,构建了以CaMV35S为启动子,以Tnos为终止子的工程载体pROK-SPS,该载体含有Npt-II选择标记基因。     

蔗糖代谢相关酶在温州蜜柑果实糖积累中的作用

 在不同发育时期测定了宫川温州蜜柑果实中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶———酸性转化酶(AI) 、中性转化酶(NI) 、蔗糖合成酶(SS) 和蔗糖磷酸合成酶(SPS) 的活性, 并对果实中糖积累与酶活性的关系进行了分析。结果表明: 蔗糖代谢相关酶的综合作用(蔗糖代谢相关酶的净活性) 是影响果实糖积累的重要因子之一。膨大期末至着色期初是果实中糖积累和蔗糖代谢相关酶的净活性变化的转折时期。着色期前果实中蔗糖代谢相关酶的净活性为负值, 蔗糖缓慢积累; 进入着色期蔗糖代谢相关酶的净活性转为正值,蔗糖积累迅速。完熟期果皮组织中蔗糖代谢相关酶的净活性为负值, 己糖积累明显高于可食组织。     

蔗糖代谢相关酶在卡因菠萝果实糖积累中的作用

以菠萝品种卡因为材料,测定了不同发育时期果实中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶-酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖积累与酶活性的关系进行了分析.结果表明,卡因果实的发育呈单"S型"曲线,在幼果期到果实迅速生长期,果糖和葡萄糖积累较多,蔗糖积累缓慢,此期蔗糖积累较少与高活性蔗糖转化酶有关;进入成熟期,果实中蔗糖迅速积累,而己糖略有上升,果实蔗糖的显著增加主要与SS和SPS活性有关.酸性转化酶和中性转化酶前期活性很强,后期降低;蔗糖合成酶(合成方向)和蔗糖磷酸合成酶的活性变化趋势相似,前期弱后期强.经过相关性分析:果实中蔗糖含量与SS和SPS活性存在极显著的正相关性(相关系数分别为r=0.97273**和r=-0.91004**),而与NI活性呈极显著负相关(r=-0.76419**),与AI的活性呈显著负相关(r=-0.60594*).     

弱光胁迫对鲜食甜玉米籽粒糖分积累及产量的影响

为明确弱光对甜玉米品质相关酶活性及产量的影响,以甜玉米品种晶甜9号为试验材料,研究不同遮光率、不同遮光时期对甜玉米籽粒糖分积累、蔗糖合成相关酶及产量的影响。结果表明,随着遮光程度的加深,甜玉米穗位叶蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的活性,花后各阶段籽粒蔗糖、可溶性糖积累量,以及鲜果穗产量均逐渐降低,表现为：遮光率30%>遮光率50%>遮光率80%。在甜玉米生长发育进程中,各时期遮光处理花后穗位叶蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的活性,花后各阶段蔗糖、可溶性糖积累量,以及鲜果穗产量总体表现为：全生育期遮光<大口至吐丝期遮光<吐丝至吐丝后25 d遮光<拔节至大口期遮光<出苗至拔节期遮光。不同遮光率和不同遮光时期共同作用下,全生育期遮光80%处理对玉米籽粒糖分积累及产量的影响最大。综上,不同遮光率、不同遮光时期均显著限制了甜玉米的产量和品质提升,且大口至吐丝期遮光是关键时期。     

脐橙在不同生境下果实蔗糖代谢相关酶的研究

 研究了四川3 个生态型区5 个代表性果园中的脐橙果实蔗糖合成酶(SS) 和蔗糖磷酸合成酶(SPS) 的活性变化及其与果实糖积累的关系。结果表明: SPS 是影响果实膨大期糖积累的重要酶, 而成熟期的关键酶则是SS 合成方向; 在不同生境下, 果实内SPS 和SS 分解方向活性差异不明显, 而SS 合成方向活性的差异则达到极显著水平, 说明虽然SS 分解方向和合成方向都通过调节果实库强而影响糖的运输和积累, 但SS 合成方向才是引起不同生境下脐橙果实含糖量差异的关键酶。     

甜瓜果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢相关酶的关系

以伊丽莎白和乌引1号2个厚皮甜瓜品种为试材,测定了不同发育时期果实中的糖、淀粉含量以及蔗糖代谢相关酶—酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)的活性变化等,并对甜瓜果实糖积累的生理机制进行了系统分析。结果表明:(1)2个品种果实中糖积累动态十分相似,即成熟期之前,糖积累缓慢,特别是蔗糖几乎很少积累;进入成熟期,果实中蔗糖迅速积累,而单糖略有下降。(2)AI、NI的活性变化对2种甜瓜果实中糖的积累和构成具有重要影响,SS对2种甜瓜果实中糖积累的作用较小,SPS活性升高与成熟期伊丽莎白果实中蔗糖的积累相一致。(3)果实中糖的积累与淀粉含量变化无明显关系。     

不同时期叶面施锌对苹果果实中还原糖及糖代谢相关酶活性的影响

 在不同物候期对13年生盛果期‘富士’苹果树进行叶面喷锌处理,测定果实锌含量、还原糖含量及相关酶活性。结果表明,喷锌显著提高了果实中的锌含量和成熟期果实中的还原糖含量。萌芽前和花后3周喷锌的植株,幼果发育期（花后10 ~ 80 d）果实山梨醇脱氢酶（SDH）活性显著高于对照;春梢停长期喷锌的植株,膨大期（花后80 ~ 160 d）果实中SDH的活性显著高于对照;膨大期喷锌的植株,成熟期（花后160 ~ 190 d）果实中SDH显著高于对照。喷锌对果实中山梨醇氧化酶（SOX）活性无显著影响。萌芽前、花后3周喷锌显著提高了幼果发育期果实中蔗糖合酶（SS）分解方向的活性和酸性转化酶（AI）的活性;果实膨大期处理显著提高了成熟期果实中AI的活性,对中性转化酶（NI）则无显著影响。不同物候期喷锌处理均增加了锌向果实中的富集,从而提高了果实中山梨醇代谢酶及蔗糖分解酶活性,有利于蔗糖和山梨醇的快速卸载,促进了果实中还原糖的积累。     

Changes in carbohydrate levels and their metabolic enzymes in leaves,phloem sap and mesocarp during cucumber (Cucumis sativus L.) fruit development

Levels of carbohydrates and activities of metabolic enzymes were examined in leaves (source), phloem sap (flow) and mesocarp tissues (sink) in the course of cucumber (Cucumis sativus L.) fruit development, from 2 days before anthesis to 20 days after anthesis. While total sugar levels increased in all the three sampling organs, starch levels declined in leaves and mesocarp tissues as fruit development progressed. Glucose and fructose were the primary contributors to the soluble sugar pools in mature leaves. Stachyose was found as the most important component of the phloem sap extracts, followed by sucrose and raffinose. However, the primary sugars accumulated in mesocarp tissues were glucose and fructose, not stachyose or sucrose. Activities of sucrose synthesizing enzymes (sucrose phosphate synthase plus sucrose synthase in the synthesizing direction) exceeded that of sucrose degrading enzymes (acid invertase, neutral invertase plus sucrose synthase in the degrading direction) in leaves, which might cause a sucrose pool utilized in raffinose and stachyose biosynthesis. While alkaline a-galactosidase form I activity declined, stachyose synthase activity showed a rapid increase until 12 days after anthesis and only subsequently decreased in leaves. Activities of sucrose degrading enzymes were always much higher than that of sucrose synthesizing enzymes in mesocarp tissues. Thus, sucrose accumulation could not occur in mesocarp tissues. While stachyose synthase activity steadily decreased, alkaline a-galactosidase form I activity showed a moderate increase before decrease in mesocarp tissues. The relationship between levels of soluble sugars and activities of relative enzymes was also discussed.     

梨蔗糖合成相关酶SUS和SPS基因家族的鉴定与表达分析

运用生物信息学方法,对梨蔗糖合酶（SUS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）基因进行全基因组鉴定与基因结构、系统发育关系、蛋白质保守功能域、染色体定位和基因进化模式分析,利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析低蔗糖型‘砀山酥梨’和高蔗糖型‘翠冠’果实发育过程中SUS和SPS家族基因的表达模式。结果表明,梨中包含17个SUS基因（PbrSUS1 ~ PbrSUS17）和8个SPS基因（PbrSPS1 ~ PbrSPS8）;SUS基因家族分为3个亚家族,分别为SUS1、SUSA和SUS2。梨SUS和SPS基因家族成员不均匀地分布在10条染色体上,主要通过片段复制事件进行扩张,且在进化过程中主要受纯化选择作用。PbrSPS3、PbrSPS4、PbrSPS8、PbrSUS2和PbrSUS15是调控梨果实蔗糖合成积累的重要基因。     

植物氮素同化过程中相关酶的研究进展

氮素同化是指植物吸收环境中的NO3-或NH4+合成氨基酸和蛋白质等含氮有机化合物的过程,在这个过程中多个酶类参与.现对在植物同化过程中硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶的研究进展进行综述,为进一步研究提高氮素同化率奠定基础.     

Sucrose synthase dominates carbohydrate metabolism and relative growth rate in growing kiwifruit (Actinidia deliciosa, cv Hayward)

Changes in fruit growth rate, carbohydrate content (glucose, fructose, sucrose and starch) and enzyme activity (sucrose synthase, UDPglucose pyrophosphorylase, fructokinase, glucokinase, sucrose phosphate synthase, ADPglucose pyrophosphorylase and invertases), in the external pericarp of kiwifruit, were measured throughout the growing season. Sucrose synthase showed the highest activity among the sucrose cleaving enzymes during large part of the growing season. The activity of invertases were much lower than that of sucrose synthase until ripening started. Sucrose synthase showed a tight although not linear relationship with the fruit RGR. Furthermore, sucrose synthase showed linear and significant correlations with the activities of both fructokinase and UDPglucose pyrophosphorylase indicating a strong co-regulation of the activities of these three enzymes involved in sucrose cleavage and sink strength, in kiwifruit. Sucrose synthase is suggested to be the dominating enzyme in the cleavage of imported carbon in kiwifruit, in tight coordination with fructokinase and UDPglucose pyrophosphorylase.     

柑橘CHS基因序列多态性及表达水平对类黄酮生物合成的影响

查尔酮的合成是类黄酮生物合成途径中的一个关键节点。从10个柑橘种质中克隆了查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因,并对其不同时期的果实和叶片中的类黄酮含量进行了测定,分析了CHS基因的序列多态性与类黄酮含量之间的关系;同时通过qRT-PCR检测了CHS基因在不同种质之间以及同一种质的不同组织间的表达差异。结果表明,柑橘CHS基因的核苷酸序列高度保守,相似度达98%以上。聚类分析表明,CHS氨基酸序列的多态性有物种特异性,而且与类黄酮含量有一定的相关性。CHS基因的表达水平在不同种质、部位及生长发育时期有显著差异,这些差异与类黄酮的含量有显著的相关性,说明CHS基因对类黄酮的生物合成有明显影响。     

不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根系生理生化特性的影响

以黄瓜幼苗为受体,研究了不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根系生理生化特性的影响。结果表明：具有化感促进效应的小麦根系分泌物分别在处理后的不同时期提高了黄瓜幼苗根系保护酶活性、渗透调节物质含量,降低了脂膜过氧化作用,提高了黄瓜幼苗的株高、茎粗、全株干质量、叶面积及光合作用|具有化感抑制效应的小麦根系分泌物则在处理后的不同时期降低了黄瓜幼苗保护酶活性及渗透调节物质含量,增加了脂膜过氧化作用,抑制了黄瓜幼苗的生长,降低了光合作用。