α-甘露糖苷酶与木薯块根采后生理变质的关系

分析α-甘露糖苷酶与木薯块根采后生理变质(PPD)发生的关系,为有效控制木薯PPD发生提供新思路。采用RT-PCR分析α-甘露糖苷酶基因在块根PPD发生过程中的表达模式,ELISA检测α-甘露糖苷酶活性变化。SC9完整薯块储存5 d后开始出现PPD现象,20μmol/L几夫碱喷施木薯块根切片可显著延缓PPD的发生。随着PPD程度的加重,α-甘露糖苷酶活性显著增高,在储存9 d时达到最大值326.24 U/L。MeMNS1、MeMNS4、MeGMII的表达随着PPD过程而逐步增强,且MeGMII表达最显著,采后9 d SC9块根中MeGMII的表达量达到对照的28.05倍,而MeMNS3-1、MeMNS3-2、MeMNS5表达的变化与木薯块根PPD程度间无明显规律。α-甘露糖苷酶参与木薯块根PPD发生的过程,且α-甘露糖苷酶活性与PPD程度呈正相关,其中MeGMII可能是参与此过程的关键基因。

粮食储藏生理性变质研究进展

粮食是人类赖以生存的物质基础,粮食储藏变质对农业生产及食品加工影响巨大。粮食生理劣变是一个复杂、渐进的物理、化学与生物学过程,与其籽粒的生理活动密切相关。研究表明,粮食籽粒酶活性降低,呼吸作用下降,生命力减弱等是其生理变质的外在表现,储粮生理活动是引发其生理劣变的本质要素。深入了解粮食籽粒在储藏过程中生理活动及其变化规律对揭示储藏生理变质机理具有重要意义。本文主要介绍了粮食籽粒储藏衰老过程中种胚微观结构、营养物质转化、线粒体呼吸作用、细胞抗氧化系统、遗传物质变异等的研究现状,并对粮食储藏保鲜原理进行讨论,以期为提出延缓和预测粮食储藏劣变的方法提供参考。

木薯PYL13基因克隆及表达分析

【目的】解析木薯脱落酸(ABA)受体PYR/PYL/RCARs家族基因(MePYL13)在木薯块根采后生理性变质(PPD)过程中的功能作用,为后续探索ABA信号通路在木薯PPD中的功能及作物抗逆育种打下基础。【方法】从木薯品种SC8中克隆MePYL13基因,应用生物信息学分析方法对其编码蛋白的理化性质、亲疏水性、保守结构域及二、三级结构等进行预测,对基因上游启动子进行元件分析,通过亚细胞定位观察MePYL13蛋白在植物细胞中的定位情况,并利用实时荧光定量PCR检测MePYL13基因在木薯PPD过程中的相对表达量。【结果】克隆获得的MePYL13基因编码区(CDS)长度663 bp,编码220个氨基酸,蛋白分子量23.957 kD,理论等电点(Ip)为6.74。MePYL13蛋白与巴西橡胶树(XP021654464.1)PYL家族蛋白的氨基酸序列同源性最高,为91.55%,表明MePYL13蛋白氨基酸序列具有高度保守性。从MePYL13基因启动子鉴定获得与非生物胁迫逆境相关的响应元件,包括厌氧诱导元件(ARE,AAACCA)、光响应元件(ATCT-motif,AATCTAATCC)、干旱MYB元件(MBS,TAACTG)及ABA应答元件(ABRE,AAACAGA)和分生组织表达相关元件(CAT-box,GCCACT)等;MePYL13蛋白在木薯细胞的细胞核和细胞质上均有表达。随着PPD进程的推移,MePYL13基因相对表达量整体上呈上升趋势,至PPD后期(48 h)其相对表达量是0 h时(PPD前)的16倍,即MePYL13基因受木薯块根PPD的显著诱导。【结论】MePYL13基因是PYR/PYL/RCARs家族成员,可能在木薯块根PPD过程中发挥正向调控作用,为培育木薯PPD改良品种提供了潜在基因资源。

木薯ETR1基因克隆及表达分析

【目的】克隆木薯乙烯受体基因(MeETR1)并检测其在木薯采后生理性变质(PPD)过程中的表达情况,为研究ETR基因家族在木薯PPD过程中的功能作用提供参考依据。【方法】以木薯品种华南8号为材料,应用PCR扩增MeETR1基因编码区(CDS)序列,采用生物信息学分析方法对其编码蛋白的理化性质、亲/疏水性、保守结构域及二、三级结构等进行预测分析,通过亚细胞定位确定MeETR1蛋白在植物细胞中的表达分布,并利用实时荧光定量PCR检测MeETR1基因在木薯采后PPD过程的表达情况。【结果】克隆获得MeETR1基因CDS序列全长2220 bp,共编码739个氨基酸,蛋白分子量为82.88 kD,理论等电点(p I)为6.76;MeETR1基因编码蛋白属于疏水蛋白,含有ETR1家族4个典型模块,即GAF结构域、HisKA结构域、HATPasec结构域和REC结构域;其二级结构中α-螺旋占47.43%、延伸链占14.46%、无规则卷曲占38.11%。MeETR1氨基酸序列(XP021625986.1)与同属大戟科的蓖麻(Ricinus communis)ETR1氨基酸序列(XP002533252.1)相似性为92.42%,亲缘关系较近;MeETR1蛋白定位在细胞质中。与0 h(PPD前)相比,MeETR1基因的相对表达量在木薯采后PPD过程中(12、24、48和96 h)均呈显著下降趋势(P<0.05),即MeETR1基因表达受木薯采后PPD过程的抑制。【结论】MeETR1基因编码蛋白含有GAF、HisKA、HATPasec和REC等4个典型的结构域,与其他植物ETR1在生物学功能上具有一致性;MeETR1基因表达在木薯采后PPD过程中受抑制,可能在此过程中发挥负调控作用。