江西铅山红芽芋蔗糖合成酶基因的克隆和表达分析

对江西铅山红芽芋蔗糖合成酶基因进行克隆和表达分析,旨在为今后进一步研究江西铅山红芽芋蔗糖代谢机制和利用基因工程手段提高江西铅山红芽芋的品质奠定基础。从江西铅山红芽芋试管苗转录组数据库中筛选到江西铅山红芽芋蔗糖合成酶基因的核心片段,用RT-PCR技术克隆江西铅山红芽芋蔗糖合成酶基因,并用生物信息学方法和实时定量PCR方法进行序列分析和器官表达分析。结果显示,江西铅山红芽芋蔗糖合成酶基因的cDNA总长度为2256 bp,G+C含量为56.21%;江西铅山红芽芋蔗糖合成酶由751个氨基酸组成,相对分子量为85350.64 u,等电点为5.83,为亲水性蛋白,二级结构由α-螺旋(36.88%)、β-片层(16.91%)、无规则卷曲(46.21%)构成,三级结构为同源四聚体;江西铅山红芽芋蔗糖合成酶主要存在于细胞质、线粒体中,在进化水平上与芋(Colocasia esculenta)、眼子菜(Potamogeton distinctus)的亲缘关系较近,尤其是与C.esculenta hypothetical protein Taro_012658(MQL80204_c0_g1)在进化上具有最高的亲缘关系。实时定量PCR结果显示,蔗糖合成酶基因在江西铅山红芽芋中的表达存在器官特异性,在根和球茎膨大初期的表达量最高。由研究结果可知,江西铅山红芽芋蔗糖合成酶具有典型蔗糖合成酶的结构特征,氨基酸序列及核酸序列与同源物种相似度高,在进化上高度保守,对进一步揭示该酶的生物学功能具有重要意义。

普通玉米和超甜玉米苗期蔗糖合成酶与磷酸蔗糖合成酶的活力比较

以普通玉米和超甜玉米为试材 ,比较两玉米品种在苗期的蔗糖合成酶与磷酸蔗糖合成酶的酶活力变化 .结果表明 ,从胚芽期到五叶期 ,超甜玉米和普通玉米的蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶的活力逐渐升高 。

水稻灌浆期籽粒中蔗糖合成酶活性的变化与调节

以 4个水稻品种 (杂交组合 )为材料 ,研究了灌浆期强、弱势粒中蔗糖合成酶 (SS)活性变化及其与灌浆速率的关系。强势粒灌浆速率和谷粒充实率大于弱势粒 ,亚种间杂交稻和两系杂交稻组合尤为明显。灌浆前、中期弱势粒中可溶性糖含量显著高于强势粒 ,表明同化物基质浓度不是弱势粒灌浆的主要限制因子。与灌浆速率相类似 ,灌浆前期强势粒中的SS活性明显高于弱势粒。灌浆速率、谷粒充实率和粒重与籽粒中SS活性极显著正相关 ,与酸性转化酶活性相关不显著。齐穗期去 1/ 2叶 ,弱势粒中SS活性下降 ,去 1/ 2颖花则SS活性增加。花后 7～ 10d喷施低浓度 (2 5× 10 -6mol/L)脱落酸 (ABA)或灌浆期土壤水势控制在 - 0 .0 15MPa时 ,籽粒中ABA含量以及ABA与赤霉素 (GA1+GA4,GAs)比值、SS活性、谷粒充实率和粒重均显著增加。表明SS对水稻籽粒灌浆起重要作用 ,其活性既受源 库关系的影响 ,又受籽粒中激素含量及激素间平衡的调控 ,在灌浆期适当提高籽粒中ABA含量或ABA与GAs 比值 ,有利于SS活性的提高和籽粒充实。

植物蔗糖合成酶功能与分子生物学研究进展

蔗糖合成酶在植物生长发育过程中有着举足轻重的作用。叶片光合产物向“库”器官运输的主要形态是蔗糖,而蔗糖合成酶是蔗糖进入各种代谢途径所必需的关键酶之一。在此,综述了蔗糖合成酶(SuSy)在高等植物蔗糖代谢中的作用,SuSy基因的克隆、表达调控机理以及SuSy转基因植株的表现;并进一步对蔗糖合成酶的研究作出设想。

甘蔗蔗糖合成酶基因的克隆

促使蔗糖进入各种代谢途径的关键酶之一是蔗糖合成酶,它也是蔗糖代谢关键酶中极其重要的一种酶.以甘蔗基因组DNA为模板,用PCR技术分段扩增并克隆了甘蔗蔗糖合成酶(Sucrose synthase)基因片段,并进行序列测序,表明该基因全长约为7·5kb,与LingleS.E等报道的甘蔗蔗糖合成酶(SuSy2)基因序列相似性达到99·5%,推导的氨基酸序列同源性达到100%.该序列包含约1·9kb的上游启动子调控区域,16个外显子,15个内含子,3不翻译区等,开放读码框(ORF)编码802个氨基酸,氨基酸序列中存在糖代谢关键酶家族保守的14-3-3蛋白磷酸化位点Ser/Thr,为进一步在转录水平上阐明蔗糖合成酶的表达调控机制奠定了基础.

桃不同发育时期主要糖类含量和蔗糖合成酶基因表达水平的动态变化

为了揭示桃不同发育时期的果实、叶片、韧皮部中主要糖类含量的动态变化及其机理,以水蜜桃品种湖景蜜露为材料,采用高效液相色谱仪测定花后45 d、65 d、85 d、105 d时果实、叶片、韧皮部中蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨醇含量,并利用荧光定量PCR测定6个蔗糖合成酶基因的表达水平。结果显示,湖景蜜露果实以积累蔗糖为主,叶片和韧皮部以积累山梨醇为主,是典型的葡萄糖/果糖≈1的品种。花后105 d时果实中,蔗糖含量最高,其次是果糖和葡萄糖,山梨醇含量最低;相反,花后45~105 d,韧皮部和叶片的山梨醇含量均最高,蔗糖含量最低。花后45 d果实中蔗糖含量最低,盛花后85 d达到最高值,随后下降直到采收;花后45~105 d果实中葡萄糖、果糖、山梨醇含量的变化趋势与蔗糖相反。花后45~105 d,果实中果糖和葡萄糖含量显著高于叶片和韧皮部,而叶片和韧皮部之间无显著差异。花后65 d至果实采收期间叶片中山梨醇含量与果实中蔗糖含量变化趋势非常相似。果实和韧皮部发育过程中Pp Sus3远远高于其他基因的表达水平,Pp Sus1在叶片的整个发育过程中表达水平最高。表明Pp Sus3在果实和韧皮部、Pp Sus1在叶片中对糖类代谢可能具有更重要作用。

大豆蔗糖合成酶家族成员的全基因组鉴定及表达分析

该研究基于已公布的大豆基因组序列,旨在对大豆蔗糖合成酶(SUS)家族成员进行全基因组鉴定及表达分析,以探讨大豆SUS家族基因的生物学功能,为GmSUS基因的利用及大豆高产育种奠定理论基础。结果表明:(1)在大豆基因组中共鉴定到12个蔗糖合成酶基因(GmSUS1~GmSUS12)。(2)GmSUS蛋白之间序列一致性很高,均具有植物SUS家族蛋白特有的蔗糖合成结构域和糖基转移结构域;除GmSUS5外,其他GmSUS蛋白N端均具有一个保守的丝氨酸(Ser)磷酸化位点。(3)系统进化分析显示,GmSUS蛋白主要聚为3组(SUSⅠ~SUSⅢ),且位于同1组的GmSUS基因大部分具有相似的内含子/外显子分布模式。(4)12个GmSUS基因不均匀地分布在大豆的10条染色体上,片段复制可能导致了GmSUS基因在大豆基因组中的扩增。(5)表达特性分析表明,大豆SUS家族成员具有不同的组织表达模式,GmSUS8在大豆种子中表达量很高,GmSUS1、GmSUS7和GmSUS5在大豆根瘤中表达量很高,GmSUS3、GmSUS11和GmSUS12在所有被检测的组织均具有较高的表达。

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。

谷子蔗糖合成酶基因家族鉴定及生物信息学分析

蔗糖合成酶(sucrose synthase,SuS)是蔗糖代谢的关键酶,在植物的代谢反应中起重要作用。以谷子基因组数据库为平台,借用生物信息学手段对谷子SiSuS基因家族进行挖掘和分析。结果表明,谷子的SiSuS基因家族包括9个基因,它们不均匀地分布在5条染色体上。该家族氨基酸序列长度为809~1 088 aa,外显子数目为10~16个,大多数蛋白质为弱酸性。谷子SiSuS的氨基酸序列具有9个保守基序;进化树分析结果表明,谷子、水稻、高粱SiSuS蛋白聚在一起。

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。

百合鳞茎蔗糖合成酶活性检测体系的建立

为了建立富含多糖的百合鳞茎蔗糖合成酶(sucrose synthase,EC2.4.1.13,SuSy)活性检测体系,深入研究其蔗糖代谢机制,以兰州百合(Lilium davidii var.unicolor)鳞茎外层鳞片为试材,分别研究了提取缓冲液种类及pH值、反应温度、底物浓度以及缓冲液pH值对SuSy合成和分解方向活性的影响。结果表明:SuSy合成方向活性检测的最适提取缓冲液是pH值为7.8的Tris-HCl,最适反应温度为50℃,底物果糖最适浓度为50 mmol.L-1,UDPG最适浓度为5 mmol.L-1,反应缓冲液Tris-HCl最适pH值为7.5;SuSy分解方向活性检测的最适提取缓冲液为pH值7.8的Hepes-NaOH,最适反应温度为40℃,底物蔗糖最适浓度为10mmol.L-1,UDP最适浓度为7 mmol.L-1,反应缓冲液Mes-NaOH最适pH值为4.5。

甘蔗热带种Badila蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

植物中蔗糖合成酶是促使蔗糖进入各种代谢途径的关键酶之一。从GenBank中筛选出两条与一个蔗糖合成酶基因高度相似的EST序列,利用RACE技术获得1个长度为2 970 bp,包含完整编码框(2 448 bp)的cDNA,命名为SoSuS1(GenBank登录号:JX416283)。氨基酸序列同源性比对显示SoSuS1蛋白是一个典型的胞质内可溶性蔗糖合成酶。组织表达特异性分析显示SoSuS1在茎、叶鞘和叶片中均有表达,表明该基因在多个组织器官中发挥作用;而SoSuS1在茎中的表达量最高,茎可能是其主要作用部位。

巴西橡胶树两个蔗糖合成酶基因的克隆和表达分析

为了解蔗糖合成酶在巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)生长和发育过程中的功能,利用RACE技术从巴西橡胶树中克隆了蔗糖合成酶基因,并对基因的表达特征进行了分析。结果表明,从巴西橡胶树中克隆了两个蔗糖合成酶基因(HbSS1和HbSS2),HbSS1全长2864 bp,编码806个氨基酸;HbSS2全长2815 bp,编码811个氨基酸。两个基因编码的蛋白具有典型的植物蔗糖合成酶结构特征,包含1个磷酸化位点和两个保守的功能域。半定量RT-PCR分析表明,HbSS1和HbSS2在各组织器官中均有表达,其中HbSS1在叶中的表达量最高,HbSS2在树皮中的表达量最高,这说明HbSS1和HbSS2可能参与了各组织的生长和代谢过程,且功能有所分化。

不同水平硝态氮对甜菜蔗糖合成酶的影响

硝态氮对双向酶—蔗糖合成酶 (SS,Sucrose Synthase,SS,EC2 .4 .1.13)的合成和分解方向酶活力影响不同 ,不同水平的硝态氮肥能不同程度地促进甜菜根和叶片中的 SS的活性 ,而且对 SS分解方向酶活力的促进作用更大 ,根中 SS合成和分解方向的酶活力远远大于叶片中的酶活力 ,根中蔗糖合成则以 SS合成酶活性为主 ,随施硝态氮水平的增加 。

不同基因型大豆叶片蔗糖合成酶活性变化动态的研究

选用6个不同基因型的大豆品种,运用框栽的方法,研究了大豆蔗糖合成酶(SS)含量的变化动态。结果表明:大豆叶片SS分解方向的活性在幼嫩叶片中呈先升高后降低的趋势,成熟叶片仅表现出有下降的趋势,但不同品种间没有显著差异;合成方向的酶活性在不同品种间、不同叶位上未表现出一致的规律性;SS分解方向的酶活性极显著高于合成方向的酶活性,说明在大豆叶片中SS主要起分解蔗糖的调节作用;SS活性与大豆叶片中的蔗糖含量间具有正相关性,其中绥农14和不结瘤大豆的幼嫩叶片中SS合成方向的酶活性与蔗糖含量间达到了显著水平(r值分别为0.765和0.732);不结瘤大豆成熟叶片的SS分解方向的酶活性与蔗糖含量间具有极显著的正相关性(r=0.986)。

不同甜高粱品种蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性与糖分积累的关系

以12个品种的甜高粱为材料,测定其叶片和茎秆在4个主要生长时期的可溶性糖含量以及蔗糖合成酶(sucrose syhthase,简称SS)和蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase,简称SPS)的活性变化,对2种酶的活性以及酶活性与可溶性糖含量之间的相关性进行分析,以了解甜高粱体内蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶对糖积累的影响。结果表明:在整个生长时期中,可溶性总糖含量不断提高,成熟期达到最大值。同一时期,茎秆中的2种酶活力大于叶片中的酶活力,在前期,2种酶活力差异不明显,但在生长后期,相同部位的SS活性要大于SPS活性。叶片中可溶性糖含量与SS活性呈极显著正相关(r=0.913,P<0.01),与SPS活性也呈极显著正相关(r=0.92,P<0.01);茎秆中可溶性糖含量与SS活性呈极显著正相关(r=0.989,P<0.01),与SPS活性也呈极显著正相关(r=0.983,P<0.01),说明SPS和SS是影响甜高粱糖积累的关键酶。

扁桃蔗糖合成酶对幼果生理脱落的响应研究

【目的】为扁桃蔗糖合成酶基因功能与幼果生理落果的关系。【方法】以新疆主栽品种纸皮扁桃生理落果期的正常果和即将脱落果实为试材,采用qRT-PCR法分析SuSy基因的表达模式,测定糖组分浓度和蔗糖合成酶活性。【结果】扁桃果实SuSy基因在不同发育期均有表达,且均在快速落果期(盛花后7～22 d)的高峰期(盛花后17 d)表达量达低值,而后逐渐升高;果实中葡萄糖浓度﹥果糖浓度﹥蔗糖蔗糖浓度,正常果的葡萄糖和果糖浓度均大于即将脱落果且与SuSy分解方向酶活性变化趋势一致,即将脱落果的蔗糖浓度始终大于正常果,即将脱落果中的蔗糖代谢出现异常;在落果高峰期(盛花后17 d),SuSy分解方向酶活性达峰值,之后随着营养竞争缓和而逐步降低,且正常果酶活性始终大于即将脱落果;SuSy合成方向酶活性在正常果中持续走低,直至落果后期库源竞争趋于缓和后缓慢升高,而即将脱落果的合成方向酶活性却在落果高峰期达峰值。【结论】扁桃幼果生理落果期SuSy酶主要在分解方向上起作用,其活性变化异常造成部分果实糖代谢紊乱导致脱落。

高效液相色谱法测定地黄蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性

为了建立地黄蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶的高效液相色谱测定方法,利用高效液相法测定蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶反应前后蔗糖含量的变化,计算出酶活性。采用Waters XBridgeTM Amide 3.5mm(4.6×150mm Column)色谱柱,流动相乙腈-水(70:30),流速0.5mL/min,ELSD检测器:漂移管温度40℃,雾化气体30psi,喷雾模式:冷却;地黄中蔗糖在0.128～3.2μg的范围内,峰面积与含量呈良好线性关系(r=0.9999),且HPLC测定两种酶活性的RSD均小于5%。HPLC法稳定、可靠、精密度高、重复性好,可作为地黄蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性的测定方法。

甘蓝蔗糖合成酶基因家族鉴定及响应低温胁迫表达模式分析

蔗糖合成酶(SUS)是植物蔗糖代谢的关键酶之一,它不仅影响植物的产量和品质,还在植物抵御逆境胁迫中起重要作用。基于已经公布的甘蓝全基因组数据信息,利用生物信息学方法对甘蓝BoSUS基因家族成员进行鉴定,分析其系统进化关系、染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件和低温胁迫下的表达模式。结果表明,甘蓝全基因组共鉴定到7个BoSUS基因成员,系统进化分析分成3个亚组(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。BoSUS蛋白氨基酸长度范围为805(BoSUS1a)~940(BoSUS6b)个,均是亲水性蛋白。在芸薹族特异的全基因组3倍化事件后,与拟南芥AtSUS 4共线性的甘蓝BoSUS4基因发生了丢失,与AtSUS1、AtSUS6共线性的BoSUS1和BoSUS6基因均发生了扩张,出现了双拷贝(BoSUS1a、BoSUS1b和BoSUS6a、BoSUS6b)。表达模式分析表明,BoSUS1a、BoSUS1b和BoSUS 3基因在甘蓝不同器官/组织尤其在花器官的蔗糖代谢中起着重要作用,为库器官(花)的发育提供能量和物质。耐冷甘蓝CT-923叶片中BoSUS 1a和BoSUS1 b基因表达水平在低温处理6、24 h后相比对照急剧升高,BoSUS1a和BoSUS1b酶活性增强,为甘蓝产生保护性反馈机制提供能量,使得耐冷甘蓝CT-923耐寒性增强。综上所述,本研究为解析甘蓝BoSUS基因响应低温胁迫的分子机制和指导甘蓝耐寒种质资源创新具有重要意义。

枸杞蔗糖合成酶基因cDNA分离及表达分析

以"宁杞1号"为试材,根据已知植物物种蔗糖合成酶基因(Susy)保守区序列设计引物,进行Lb Susy基因保守区的克隆,并根据保守片段核苷酸序列,利用RACE技术扩增基因全长。然后分析Lb Susy基因生物学信息,同时利用Real-time PCR检测Susy基因在枸杞不同组织器官中的表达量。结果表明:经RT-PCR扩增得到长度为2 926bp的基因片段,克隆到pGM-T Easy载体中,命名为Lb Susy(GenBank:KC907702)。推导氨基酸序列与番茄、欧洲桤木等蔗糖合成酶基因氨基酸序列同源性为100%～84%。运用PSORT服务器亚细胞定位分析表明,Lb Susy编码的蔗糖合成酶蛋白质定位于线粒体。Real-time PCR表达分析显示,Lb Susy基因在枸杞茎中表达量最高,在根中表达水平较低。