离体百合鳞茎发育及淀粉合成酶基因LohGBSSI的克隆与表达

【目的】淀粉是百合Lilium spp.鳞茎的主要组成成分,淀粉代谢对于百合鳞茎发育至关重要,对其开展深入研究有助于解决鳞茎繁育慢等产业化难题。【方法】以主栽品种东方百合‘索邦’Lilium‘Sorbonne’离体鳞茎为材料,在观测不同发育时期形态和淀粉积累的基础上,利用cDNA末端快速扩增技术(RACE),克隆淀粉合成代谢关键酶颗粒结合型淀粉合成酶基因LohGBSSI,并对其开展不同组织及发育期基因表达谱分析。【结果】①根据形态及源-库转换,离体百合鳞茎形成和发育过程可分为小鳞茎膨大初期(0~15 d),小鳞茎快速膨大期(15~55 d)及小鳞茎膨大后期(55~75 d)。②‘索邦’颗粒结合型淀粉合成酶基因LohGBSSI(GenBank登录号:MF101407.1)全长1913 bp,开放阅读框(ORF)长为1665 bp,编码554个氨基酸。氨基酸序列与兰州百合Lilium davidii var.unicolor GBSSI同源性较高(92%),推测该基因可能属于GBSSI基因家族。③LohGBSSI基因在鳞茎和叶中表达显著高于茎段和根,表明直链淀粉合成的最主要部位为源-库关键器官;不同发育时期鳞茎内LohGBSSI的表达在15 d时最高,暗示鳞茎形成初期需淀粉快速合成以便形态建成。【结论】为后续解析淀粉合成关键酶基因GBSS在鳞茎发育中的功能奠定了基础,也为百合进行淀粉相关基因修饰提供了依据。

外源蔗糖对离体条件下换锦花小鳞茎发生的影响

从形态学、组织细胞学、生理生化水平、分子水平等多层面探究外源蔗糖浓度对换锦花(Lycori sprengeri)离体小鳞茎发生的影响。结果表明,MS培养基中外源蔗糖缺失时,离体换锦花鳞茎无法产生小鳞茎,蔗糖浓度为30或60 g·L^-1时小鳞茎正常发生,但对小鳞茎发生数量影响不大。鳞片内的蔗糖及可溶性糖含量在腋芽形成前不断积累,且鳞片基部淀粉粒的积累为此处小鳞茎的发生提供物质基础。蔗糖促进了茉莉酸甲酯(MeJA)在植物体内的积累,抑制了LsWIP1、LsERS2和LsEIN2基因表达量的异常上升,表明蔗糖可能作为信号分子启动了相关损伤保护机制,并促进了小鳞茎的发生。