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。

怀玉山三叶青2个栽培种试管苗对干旱胁迫的生理响应及相关基因的表达

为了探究怀玉山三叶青2个栽培种试管苗对干旱胁迫的生理响应,为其高山大棚有效栽培提供理论依据。以怀玉山三叶青怀玉1号、怀玉2号试管苗为试验材料,进行PEG-6000模拟干旱胁迫处理,通过主成分分析和隶属函数法综合评价怀玉山三叶青2个栽培种试管苗抗旱性的强弱,并通过荧光定量PCR分析干旱胁迫下怀玉山三叶青2个栽培种试管苗相关基因的表达情况。结果表明,随着PEG-6000浓度的增加,怀玉1号、怀玉2号试管苗的株高和生物量整体上呈先稳后降的趋势,可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、游离脯氨酸(Pro)和K^(+)含量以及抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性整体上呈先升后降的趋势,而相对电导率(RC)、丙二醛(MDA)含量和Na^(+)含量则呈显著提高的态势,茎、根Ca^(2+)含量无显著变化。根据隶属函数分析结果,怀玉山三叶青2个栽培种试管苗的耐旱性为怀玉2号>怀玉1号;主成分分析结果表明,第1个主成分中较大的指标有POD、CAT活性和Pro含量,第2个主成分中较大的指标有RC、SOD活性和MDA含量,第3个主成分中较大的指标有SS、K^(+)和Ca^(2+)含量;轻度干旱和中度干旱有助于脱落酸、茉莉酸、乙烯、赤霉素、生长素等内源激素含量的提高,也有利于怀玉山三叶青黄酮醇和查尔酮的合成,但不利于怀玉山三叶青烟草花叶病毒的增殖。由研究结果可知,适度干旱胁迫可以提高内源激素和次生代谢物的含量,抑制病毒增殖,促进怀玉山三叶青的生长发育,相关研究结果可为怀玉山三叶青抗旱种源的筛选提供参考依据。