植物蔗糖合成酶基因研究进展

蔗糖合成酶(sucrose synthase,SuSy)是植物体内参与蔗糖代谢的关键酶之一。SuSy基因不仅影响作物产量和淀粉含量,与植物品质相关,还参与植物非生物胁迫过程。进化分析表明,高等植物SuSy基因分为三种类型(Group):SUSⅠ、SUSⅡ和SUSⅢ,SUSⅠ又可分为单子叶组(Monocot SUSⅠ)和双子叶组(Dicot SUSⅠ),甘蔗中的5个SuSy基因也被分为三组。同一植物中不同类型SuSy基因的表达具有发育和组织器官特异性,功能也有特异性。许多试验证明蔗糖能够调节SuSy的活性,光也能影响SuSy基因的表达。转基因研究表明,SuSy基因可以调节库强度、影响植株生长和发育。本研究全面总结国内外在植物蔗糖合成酶基因研究方面的进展,并提出问题与研究展望,为进一步研究利用植物SuSy基因改良作物品种提供参考。     

花生蔗糖合成酶基因的克隆及序列分析

蔗糖合成酶(Sucrose Synthase,SuSy)是蔗糖代谢途径中的关键酶,在植物生长、发育和渗透调节过程中起着重要作用。为揭示蔗糖合成酶基因在花生中的抗逆机理,以花生基因组DNA为模板,利用染色体步移技术(GenomeWalking)中的TAIL-PCR技术扩增花生SuSy基因组序列和启动子区域,得到基因组序列6 189 bp,启动子预测分析表明,该序列包含约800 bp的启动子上游调控序列,13个外显子,12个内含子。启动子元件分析显示,该片段含有典型的TATA-box、CAAT-box,并存在低温响应元件LTR、GA响应元件、干旱响应MYB结合位点、厌氧诱导必要的顺式作用元件ARE等调控元件,及G-box、box4等光响应元件,说明花生SuSy基因的表达可能受低温、干旱、缺氧、光照等环境因素以及激素GA的调控。     

牛大力蔗糖合酶基因CsSuSy克隆与表达特征分析

蔗糖合酶(sucrose synthase,SuSy)是催化蔗糖代谢的关键酶之一,参与蔗糖的分解、淀粉的生物合成等代谢过程,在植物的生长发育中发挥着至关重要的调控作用.本研究从牛大力转录组数据库筛选并克隆得到两个蔗糖合酶基因CsSuSy1与CsSuSy2,CSuSy1全长2 326bp,包括2 307 bp的完整开放阅...     

大豆叶片可溶性糖代谢动态变化与相关酶活性的研究

选用6个大豆品种,研究了大豆叶片可溶性糖代谢的动态变化,并检测了相关代谢酶的活性,结果表明:不同大豆品种叶片可溶性糖含量变化规律较为一致,呈单峰曲线变化,峰值出现在开花期,秣食豆叶片可溶性糖含量显著高于栽培大豆,栽培大豆间没有表现出明显的差异性。蔗糖合成酶分解方向的活性显著大于合成方向的酶活性,说明在大豆蔗糖合成酶代谢中分解方向是主要的,蔗糖合成酶分解方向与叶片蔗糖含量间具有负相关性,其中绥农14达到了极显著负相关水平。蔗糖磷酸合成酶与蔗糖含量间表现为正相关性,其中丰收10达到显著正相关水平,蔗糖磷酸合成酶催化蔗糖合成的过程是不可逆的,说明在大豆叶片中蔗糖磷酸合成酶是合成蔗糖的关键控制性酶。     

甜菜蔗糖代谢两种相关酶的活性变化及其相互关系

为了研究不同类型甜菜品种蔗糖代谢能力存在明显差异的生理机制,以糖用甜菜(高糖)和饲用甜菜(丰产)为试验对象,测定了不同生育阶段叶片、叶柄和块根中的蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性。结果表明:叶片、叶柄和块根中存在蔗糖合成与降解过程,不同类型甜菜在生长期蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性存在差别,同一品种不同部位,块根中蔗糖的代谢强度高于叶片和叶柄,糖用甜菜两种酶活性高于饲用甜菜,蔗糖代谢相关酶活性差异是品种特性,可用于甜菜的选种实践。     

减库对大豆叶片碳代谢的影响

植物的碳代谢过程与植株生长和产量形成密切相关,是受源库关系影响最明显的生理过程之一。研究减库对大豆叶片碳代谢的影响,可为明确源库关系失衡导致的减产机理研究提供理论依据。以早熟大豆品种苏豆13为材料,于2019年和2020年在江苏省农业科学院大豆试验站进行池栽试验,在大豆R4期设置减库处理(去除全部豆荚、去掉1/2豆荚和全部种子损伤处理),以正常植株为对照,研究减库对大豆碳代谢的影响。结果表明,减库处理延缓了叶片衰老和脱落,导致叶片持绿。减库处理显著抑制了短期内的净光合速率(Pn),但是未影响初始羧化速率(a)。Pn降低主要受气孔限制,随时间延长,光合抑制作用逐渐减弱并转为促进作用,在生育后期,减库处理的叶片仍能保持相对较高的a、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SuSy)和酸性转化酶(SAI)活性及光合色素、可溶性糖、淀粉、蔗糖和果糖含量,利于维持相对较高的光合性能。减库处理导致更多的光合产物向营养器官分配,茎、叶片和叶柄在一定程度上成为新的库器官,利于生育后期的叶片光合产物输出并保持相对较高的碳代谢水平。去除全部豆荚和种子损伤处理延缓叶片衰老和脱落、光合性能和碳代谢水平降低的作用...     

蔗糖代谢中蔗糖磷酸合成酶(SPS)的研究进展

蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,SPS)参与植物的生长发育,而植物生长发育所需要的光合产物大部分以蔗糖的形式供应和运输,其中蔗糖磷酸合成酶是蔗糖进入各种代谢途径所必需的关键酶之一。本文综述了蔗糖磷酸合成酶生物学功能,基因表达调控及进化,SPS基因的克隆及遗传转化植株的表现;并进一步对蔗糖磷酸合成酶的研究作出设想。     

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。     

玉米穗位叶碳氮代谢的关键指标测定

碳、氮代谢是植物体内最主要的两大代谢过程,玉米一生中碳、氮代谢的协调在很大程度上决定着产量结果。实验用可见分光光度法对不同施氮水平下玉米穗位叶的碳氮代谢指标进行了检测。结果表明,施氮量在120～180 kg?hm-2间明显促进玉米穗位叶蔗糖的积累,在120～240 kg?hm-2间明显促进碳代谢的关键酶蔗糖磷酸合成酶（SPS）、氮代谢的关键酶硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性的增强。     

甜菜蔗糖代谢相关酶活性与糖积累关系的研究

在甜菜不同生育时期同步测定了块根和叶片中的可溶性总糖、果糖和蔗糖含量及蔗糖代谢相关酶-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,并对糖积累与酶活性的关系进行了分析.结果表明,甜菜蔗糖代谢的相关酶对块根的糖积累的影响要高于叶片;甜菜块根和叶片中的合成和分解酶类是协同作用进行糖积累过程,并非哪类酶在单独发挥作用;整个生育期甜菜块根的可溶性总糖、果糖和蔗糖含量均大于叶片,苗期块根中果糖是块根糖积累的主要产物,叶丛形成期块根中蔗糖是块根糖积累的主要产物.     

拟南芥蔗糖转运蛋白(SUTs)的功能研究进展

蔗糖是光合产物在植物体内贮藏、运输的主要形式.植物蔗糖转运蛋白对蔗糖的装载、运输、卸出与分配过程起着不可替代的作用.本文详细介绍了拟南芥9个蔗糖转运蛋白家族成员的功能、分类、表达定位以及动力学特性等方面的研究进展.     

棉花不同品种叶片和纤维中蔗糖磷酸合成酶活性变化 及其与糖含量的关系

利用山农棕02、丰抗6号、中棉45 3个品种在大田栽培的条件下，研究了叶片和纤维中蔗糖磷酸合成酶活性的变化及与糖含量的关系。结果表明，在3个品种的叶片和纤维中，蔗糖磷酸合成酶活性均出现双峰，在开花当天最高，花后18d次之，整体呈下降趋势；与此同时可溶性总糖和蔗糖的含量变化以及光合速率的变化也成相似的变化。3个品种中，丰抗6号蔗糖磷酸合成酶活性和含糖量最高，中棉45次之，山农棕02最低。3个品种的相应观测指标之间均呈极显著差异。     

植物磷酸蔗糖磷酸酶家族基因鉴定及序列和进化分析

磷酸蔗糖磷酸酶(sucrose phosphate phosphatase,SPP)是蔗糖合成途径中的关键酶;二磷酸尿苷葡萄糖和6-磷酸果糖为底物,蔗糖磷酸合成酶催化生成磷酸蔗糖,磷酸蔗糖在磷酸蔗糖磷酸酶作用下水解形成蔗糖。为了系统梳理SPP在植物基因组中的状况,我们对SPP基因进行了全面的挖掘、鉴定和进化分析,并重点分析该基因在番茄中的表达。首先,针对SPP的基因序列,挖掘得到2个蛋白结构域;其次,对该基因进行全面鉴定,构建其进化树,可发现SPP是从高等植物开始登陆的;最后,将番茄CDS序列比对到各探针,从数据库中提取组织中的表达数据,表明野生型番茄的表达量较高。本研究为磷酸蔗糖磷酸酶提供了基因信息,为植物中蔗糖合成途径的作用机理及其进化机制提供了基础研究。     

甜高粱蔗糖磷酸合成酶基因(SPS3-1)的克隆与序列分析

以甘蔗蔗糖磷酸合成酶基因(SPSⅢ-2,NCB1登录号为EU278617) cDNA序列为探针,对高粱EST数据库进行同源检索、筛选和拼接,后经基因组PCR、分子克隆、序列分析验证分离了甜高粱蔗糖磷酸合成酶基因组DNA序列(SPS3-1,GeneBank登录号为FJ750250).该序列全长6 325 by,包含13个...     

瓜尔豆发育过程中碳水化合物含量的变化

研究了瓜尔豆生长发育过程中叶片、种荚及籽粒中蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性的变化、糖类物质的组成及其含量的动态变化,以揭示可溶性糖的合成对瓜尔豆胚乳中半乳甘露聚糖和淀粉积累的影响。结果表明,进入开花期（播种后45 d）后,叶片、种荚和籽粒中SS和SPS活性均呈降低趋势。籽粒中的SS和SPS活性呈正相关,且显著高于叶片和种荚中相应酶活性。叶片中葡萄糖（Glc）含量高于蔗糖（Suc）。种荚中可溶性糖含量与Suc含量均呈单峰曲线,在籽粒直径5 mm时达峰值,两者呈正相关。Suc是种荚中暂存含量最多的可溶性糖,但其含量与SS和SPS活性无显著相关性,它主要来自叶片。种荚中Suc含量与籽粒碳水化合物总量（可溶性糖+多糖）呈负相关,它是籽粒碳水化合物合成的重要物质来源,还与籽粒库的建成有关。随种子发育,籽粒可溶性糖含量呈逐步下降趋势。籽粒发育前期,叶片同化物以Suc的形式运输并大量积累在种荚中,当籽粒直径达5 mm后迅速由种荚卸载至籽粒。但卸载期籽粒Suc含量较低,且显著低于种荚,说明籽粒Suc迅速转化为其他可溶性糖,并进一步用于多糖合成。籽粒直径为4 mm至5 mm时是种荚由“源”到“库”转换的临界期,这时籽粒中淀粉积累较迅速,半乳甘露聚糖在籽粒直径达5 mm后进入迅速积累期。     

灌浆前期碳氮供应对冬小麦籽粒蛋白质和淀粉积累的影响

采用花后离体穗培养技术，研究蔗糖和谷氨酰胺不同浓度配比供应对冬小麦（宁麦9号）籽粒淀粉和蛋白质积累的影响。结果表明：在同样谷氨酰胺水平下，提高蔗糖供应水平能显著增加粒重，促进籽粒中淀粉积累，但降低蛋白质合成；在同样的蔗糖水平下，提高谷氨酰胺供应水平，既有利于籽粒中蛋白质积累，也促进淀粉合成。培养基中     

花生蔗糖合酶基因AhSuSy的克隆和干旱胁迫表达分析

蔗糖合酶(sucrose synthase, SuSy)是蔗糖代谢途径中的关键酶, 在植物生长、发育和渗透调节过程中起着重要的作用。本研究利用同源克隆、RACE和TAIL-PCR相结合的方法从花生叶片中分离了蔗糖合酶基因, 命名为AhSuSy (GenBank登录号JF346233)。该基因cDNA序列全长2 790 bp, 包含一个2 421 bp的开放阅读框(ORF), 5′端非编码区57bp, 3¢端非编码区为312 bp。根据编码区预测AhSuSy编码806个氨基酸, 与大豆、拟南芥、玉米等植物中相关蛋白的氨基酸序列同源性达75%以上; 成功构建了该基因的原核表达载体pET32a-AhSuSy, 在IPTG诱导下得到92 kD左右的蛋白, 与理论值一致。半定量RT-PCR分析表明AhSuSy在花生根、茎、叶中均有表达。利用10%PEG模拟干旱处理花生幼苗, 分析胁迫后AhSuSy的转录水平, 同时测定蔗糖合酶活性和蔗糖含量, 发现三者均表现为处理后4~12 h逐渐升高, 相关性分析显示花生中蔗糖含量与蔗糖合酶活性的相关系数达0.993(P=0.007<0.01), 处理后12~24 h逐渐降低。推测该基因响应干旱调控, 在花生抗旱胁迫中可能起着一定的作用。