高等植物蔗糖磷酸合成酶(SPS)的研究进展

蔗糖是植物光合作用的主要产物,直接或间接地参与植物的多种生理生化反应。蔗糖磷酸合成酶是调控植物蔗糖合成的一种关键限速酶,对光合产物的转运和积累有着重要的作用,其活性直接反映了植物体内蔗糖合成的能力。研究发现蔗糖磷酸合成酶具有功能多样性,它不仅影响植物的生长发育,在植物抗逆过程中也起到了一定的作用。本文对近些年来高等植物蔗糖磷酸合成酶的相关研究,包括蔗糖磷酸合成酶家族多样性、基因的克隆与表达及其功能多样性进行系统概括,拟为选择合适的作物育种策略提供一定的参考依据。

番茄SlSPS1基因的克隆及表达分析

蔗糖是植物光合作用的主要产物,参与植物的多种生理生化反应。蔗糖磷酸合成酶是蔗糖进入各种代谢途径所必需的关键限速酶之一,其活性直接反映了植物体内蔗糖合成的能力。为研究番茄中蔗糖合成的作用机理,本研究从番茄果肉中克隆到一个蔗糖磷酸合成酶基因,并命名为SlSPS1,通过生物信息学分析发现其cDNA全长3 488 bp,编码1 054个氨基酸,有3个功能域。番茄中有4个SPS基因,且它们之间同源性比较高。在茄科作物中,Sl SPS1蛋白与土豆、辣椒和茄子的亲缘关系比较接近。组织特异性分析结果发现,SlSPS1在番茄各组织中均有表达,其中在幼苗期和果实的不同发育期表达相对较高。为更深入研究SlSPS1在番茄生长发育和蔗糖积累中的作用机制,构建了SlSPS1的过表达和敲除载体,转化Micro-Tom后获得转基因阳性株系。对获得的转基因株系进行SlSPS1表达量分析发现,过表达株系的苗期、果实绿熟期和完熟期的表达量同野生型相比明显上调,且酶活性和蔗糖含量升高。敲除株系的苗期、绿熟期和完熟期SlSPS1表达量同野生型相比明显下调,且酶活性和蔗糖含量降低。至于SlSPS1在番茄生长发育和果实蔗糖积累中的作用机制,还需在今后进行功能验证。

采后短时高温对樱桃番茄果实品质的影响

番茄(Solanum lycopersicum)是深受消费者喜爱的果蔬,其营养物质包括各种氨基酸、糖、有机酸、脂类、番茄红素和维生素C等。在番茄采摘和贮运过程中,会受到不同环境因素(如短期高温)对其的影响。本文利用核磁共振技术、高效液相色谱技术和味觉分析系统研究了采后短期高温(1、2和4 h)对番茄果实品质和味觉的影响。结果表明:番茄果实中大部分氨基酸的含量在高温处理1 h后显著降低;随着高温处理时间的延长,果糖、葡萄糖、柠檬酸和维生素C含量显著升高;蔗糖、番茄红素和脂类含量显著降低;甜味、鲜味和涩味的味觉强度增强。短期高温同时会影响与番茄果实品质相关基因的表达,其中AGPL1在处理4 h其表达与0 h相比,表达量显著上调。LOX、Beta/old-gold(B/OG)、PSY1、Tangerine(T)的表达具有随处理时间的延长而下调的趋势。因此,番茄果实在采后应权衡各活性物质升高或损失的比例,尽快采用合理的贮运方式,以降低高温环境对番茄果实货架期造成的影响。