Nucleotide polymorphisms in OsAGP genes and their possible association with grain weight of rice

ADP-Glucose pyrophosphorylase (AGPase) is a rate-limiting enzyme participating in starch biosynthesis, which may be responsible for the filling rate and starch accumulation in the developing rice kernel. However, it is still unknown whether the naturally occurring variation in the sequence of ADP-Glucose pyrophosphorylase of rice (OsAGP) is related to the grain weight (GW). In this study, we discovered a total of 38 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and insertions/deletions (InDels) in the partial sequences of six OsAGP isoform genes from 30 rice accessions with diverse agronomic traits. We then developed ten cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) and derived CAPS (dCAPS) markers for genotyping the SNPs and InDels for an association mapping population consisting of 416 rice accessions. Candidate gene association study indicated that an InDel of OsAGPL4 was associated with GW in two environments and an SNP of OsAGPL2 was associated with GW in one environment. Each gene marker only explained 1% of the variation of GW, thus it could be concluded that both genes contributed little to GW of rice. However, the markers identified in this study could be used for tagging other traits of interests and in molecular breeding.     

寒地超级稻SS酶、ADPG焦磷酸化酶及光合特性与灌浆速率关系研究

试验对黑龙江省寒地超级稻品种松粳9号的蔗糖合成酶、ADPG焦磷酸化酶、光合特性及其与灌浆速率的关系进行了研究。结果表明:籽粒ADPG焦磷酸化酶活性、蔗糖合成酶活性与灌浆速率极显著正相关,功能叶蔗糖合成酶活性和RuBP羧化酶活性、净光合速率与灌浆速率分别呈显著正相关和极显著正相关,高产寒地超级稻品种松粳9号的酶活性与净光合速率均高于常规品种松粳6号,且差异达极显著水平。将蔗糖合成酶和ADPG焦磷酸化酶、RuBP羧化酶活性、净光合速率的高低作为超级稻品种选育的生理指标是可行的。     

玉米质体型AGPase小亚基和糖酵解关键酶PPDK1互作关系的研究

【目的】利用双分子荧光互补(BiFC)技术,在烟草叶肉细胞中分析玉米ADP-葡萄糖焦磷酸化酶质体型小亚基(AGPase-bt2)与丙酮酸磷酸双激酶(PPDK1)之间的相互作用。【方法】构建326-CYCHA-AGPase-bt2和326-CYNEE-PPDK1双分子荧光表达载体,转化农杆菌EHA105,瞬时浸染烟草叶肉细胞,激光共聚焦显微镜下观察AGPase-bt2和PPDK1的相互作用。【结果】双酶切试验表明,326-CYCHA-AGPase-bt2、326-CYNEE-PPDK1载体构建正确;PCR结果证实,植物表达载体成功转化到农杆菌EHA105中;浸染烟草叶片后,AGPase-bt2和PPDK1在叶肉细胞中高效表达,出现BiFC荧光信号。【结论】AGPase-bt2和PPDK1在植物细胞内存在真实互作关系。     

木薯淀粉合成关键酶AGPase小亚基基因全长克隆

[目的]克隆木薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）小亚基基因cDNA全长序列,为木薯高淀粉品种的分子育种提供依据.[方法]根据木薯AGPase小亚基基因已知片段设计特异性引物,以木薯根、茎、叶为材料,利用PCR及RACE克隆木薯AGPase小亚基基因cDNA全长序列.运用生物信息学方法对其核苷酸序列和推导氨基酸的理化性质、蛋白质三级结构进行系统分析.[结果]克隆获得木薯淀粉合成关键酶AGPase小亚基cDNA全长1566 bp,其中包括1566 bp的完整ORF,编码一个含521个氨基酸的多肽.其理论蛋白质分子量57.01 kDa,等电点6.1,呈酸性.多重序列比较分析结果显示,木薯淀粉合成关键酶AGPase小亚基核苷酸序列与蓖麻、麻风树和杨树相应序列的相似性分别为87％、87％和86％.结合系统进化树分析结果推测,木薯淀粉合成关键酶AGPase小亚基在不同物种及进化过程中具有高度的保守性.蛋白三级结构分析结果表明,木薯AGPase小亚基蛋白具有15个α-螺旋、24个β-折叠和多个转角.[结论]木薯AGPase小亚基基因cDNA全长序列与蓖麻、麻风树和杨树等具有较高的同源性.     

超表达番茄GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因马铃薯对温度胁迫的响应

 【目的】研究番茄GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因（GMPase）在马铃薯中的超表达对其抵御温度胁迫能力的影响。【方法】利用已经获得的超表达番茄GMPase的两个转基因马铃薯株系,用野生型马铃薯作对照,比较其在常温（25/20℃）、温度胁迫（10/5℃低温处理3 d,35/30℃高温处理3 d）及25/20℃恢复3 d后GMPase的相对表达量、抗坏血酸（AsA）含量及其相关生理指标的变化。【结果】在常温、温度胁迫与恢复阶段,与野生型植株相比,转基因马铃薯植株具有较高的GMPase相对表达量、GMPase活性、AsA和脱氢抗坏血酸（DHA）含量;高温和低温胁迫后,转基因马铃薯的脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAHR）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均明显提高,丙二醛（MDA）和H2O2含量及细胞质膜透性均明显降低。【结论】番茄GMPase在马铃薯中的超表达可能有提高马铃薯植株抵御温度胁迫的能力。     

小麦蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的研究进展

植物蔗糖合成酶(SS)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)在植物淀粉生物合成过程中起着重要的作用,淀粉是小麦等禾谷类作物子粒胚乳的重要组成成分,与作物的产量和品质密切相关。综述了小麦蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的细胞定位生物学功能、分子生物学分析及酶活性的调控,并进一步对两种酶的研究作出设想。     

一个丙环唑诱导的水稻基因cDNA片段的分离与分析

采用差异显示技术,以丙环唑作为诱导剂,对水稻幼苗进行筛选,得到一个化学诱导表达增强的差异片段。生物信息学分析表明,此片段可在水稻EST库中找到多个同源序列,其氨基酸序列与水稻、拟南芥等植物的GMPase基因高度同源,位于水稻第1染色体,是抗坏血酸合成途径中的关键酶。RT PCR实验表明此基因在丙环唑诱导后表达增强。     

Effects of Weak Light on Starch Accumulation and Starch Synthesis Enzyme Activities in Rice at the Grain Filling Stage

Photosynthetic product in rice plant is transported to grains mainly in the form of sucrose. Sucrose in the grains eventually becomes starch through a series of enzymatic reactions [1-2]. The starch weight accounts for 90% of the brown rice [3-4], so the course of the rice grain filling is the biochemical process in which starch is mainly formed, and the factor of light is indispensable at the course. Much research has been conducted to study the influence of the light on the grain starch synt…     

甜菜夜蛾UAP的克隆、时空表达及RNAi研究

【目的】在昆虫中,几丁质的合成对于其生长发育至关重要,虽然几丁质合成通路在真菌中的研究比较深入,但是在昆虫中,目前大多数的研究都集中在海藻糖酶和几丁质合成酶方面,而对于通路上其他基因的研究却非常少。论文旨在阐明昆虫几丁质合成通路中的UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶（UAP）对甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）几丁质合成酶基因和害虫存活的影响。【方法】以甜菜夜蛾5龄第1天幼虫的cDNA为模板,通过简并引物扩增出甜菜夜蛾UAP基因（SeUAP）的中间片段,然后利用特异性引物和RACE技术扩增出3′和5′ race序列,拼接得到cDNA全长。随后提取甜菜夜蛾各组织和各龄期的总RNA,并通过RT-PCR方法分析SeUAP在各个组织和龄期的表达情况。最后通过向甜菜夜蛾5龄第1天的幼虫注射dsUAP观察其生长状况,检测RNAi的效率以及对几丁质合成通路下游基因的影响。【结果】获得全长为2 098 bp的SeUAP cDNA,编码一个491个氨基酸残基的蛋白,与双翅目昆虫致倦库蚊、埃及伊蚊、黑腹果蝇和冈比亚按蚊的UAP亲缘关系较近。该基因在表皮和卵巢中大量表达,在气管和中肠中的表达次之,在马氏管中表达微弱,在脂肪体中则基本检测不到其转录本的存在。该基因在甜菜夜蛾生长发育的各个阶段均有表达,在卵的整个阶段、L22（幼虫2龄第2天）、L31、L42、L51、P0、P5、P7以及A3这些天中的表达量较高,其余天数表达量较低,其表达的高峰主要出现在几丁质需求量较高的时期。RNAi结果表明,通过向甜菜夜蛾5龄第1天的幼虫注射5 µg dsRNA,导致部分甜菜夜蛾出现蛹期畸形及死亡,并出现两种畸形现象：（1）虫体腹部蛹壳已基本形成并已硬化,但头部蛹壳形成有障碍,化蛹时无法突破旧表皮;（2）虫体头部蛹壳形成正常,也能正常突破旧表皮,但蜕皮过程仅到此为止,无法正常进行下去。定量PCR结果显示SeUAP的沉默对几丁质合成酶A基因（SeCHSA）下调不明显,而对几丁质合成酶B（SeCHSB）的表达有明显下调作用。【结论】UAP可以影响几丁质合成通路的下游基因并对甜菜夜蛾幼虫-蛹的生长发育起一定作用。