6-磷酸-海藻糖对普通菜豆籽粒产量和镰孢菌枯萎病抗性的影响

6-磷酸-海藻糖是调控植物生长发育和响应胁迫的重要信号分子。为研究6-磷酸-海藻糖调控普通菜豆生长发育和抗病反应的功能,采用外源6-磷酸-海藻糖溶液喷施方法,揭示其对普通菜豆籽粒产量和镰孢菌枯萎病抗性的影响。结果表明,龙饭豆1号和红芸豆的百粒质量分别达到42.7 g和43.2 g,分别比对照(蒸馏水)提高18.6%和20.7%,产量可达2250.5 kg/hm^(2)和2549.6 kg/hm^(2),分别提高14.5%和19.2%。6-磷酸-海藻糖处理后,普通菜豆叶片可溶性糖类含量显著提升,红芸豆海藻糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉水平最高,分别达37.4 nmol/g、4.3μmol/g、5.5μmol/g、3.6μmol/g;龙饭豆1号果糖含量最高,达到8.4μmol/g。龙饭豆1号叶片净光合速率、胞间CO_(2)浓度和蒸腾速率最高,分别达到18.6、249.6、6.5μmol/(m^(2)·s),红芸豆气孔导度最大,达0.57μmol/(m^(2)·s)。外源6-磷酸-海藻糖的喷施促进了植株生长发育和碳水化合物的合成,同时显著提高叶片光合效率,促进营养物质向籽粒转运。此外,接菌48 h后,6-磷酸-海藻糖处理的菜豆根中防御因子活性或含量达到最高,过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性和苯丙氨酸解氨酶活性分别达到78.3、32.9、0.054 nk at/mg,H_(2)O_(2)含量达到0.33 ng/mg。PR1、PR2、PR5基因的相对表达量达到最高,分别为接种0 h基因表达量的8.3、13.2、9.4倍。接菌28 d后植株发病级别显著低于对照,仅为4.2。综上,6-磷酸-海藻糖可能通过调节可溶性糖含量、叶片光合效率促进产量提升,通过诱导植物防御因子的表达激活寄主抗病性。

大豆海藻糖-6-磷酸磷酸酶基因GmTPP的鉴定及其在生长发育和非生物胁迫响应中的表达分析

海藻糖在植物代谢、生长发育和抗逆性中起着重要作用。海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)基因对海藻糖的生物合成至关重要。大豆是重要豆类作物,种子含有丰富的蛋白质和油脂,其TPP基因家族少有报道。为分析TPP基因在大豆中的结构和功能,利用生物信息学方法在大豆全基因组中筛选得到15个GmTPP基因。系统发育分析表明,这15个GmTPP可分为3个亚家族,每个GmTPP含有9~11个内含子,同一亚家族的GmTPP基因的内含子数目相同。顺式作用元件分析表明,GmTPP基因参与植物激素和环境胁迫反应。此外,还利用转录组数据研究这些GmTPP在不同组织中的表达模式以及对不同的非生物胁迫的表达特征。结果显示,GmTPP在大豆各个组织器官中均有特定的表达模式,在盐胁迫、干旱胁迫处理下表达不同。该研究不仅为揭示GmTPP基因家族在大豆海藻糖调控中的作用奠定了基础,也为利用TPP基因家族提高大豆抗逆性提供一定的参考价值。

茶树海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)基因家族鉴定与表达分析

【目的】海藻糖-6-磷酸合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)是植物体内海藻糖生物合成通路中的关键酶。对茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]TPS基因家族进行鉴定和分析,并研究其在逆境胁迫下的表达模式,为开展TPS基因功能验证提供基础。【方法】利用生物信息学方法鉴定茶树CsTPS基因家族成员,分析其编码的蛋白理化特性、保守基序与结构域、染色体定位、系统进化关系和启动子顺式作用元件等生物学信息,利用转录组数据结合RT-qPCR技术分析CsTPS家族成员在干旱、盐和低温胁迫下的表达模式。【结果】在茶树基因组中鉴定到16个TPS基因家族成员,系统发育分析将它们划分为Class I和Class II两个亚族。同一亚族成员具有相似的motif组成和基因结构。共线性与进化分析表明,CsTPS基因在茶树基因组内发生了基因复制事件,且它们在进化过程中经历了纯化选择作用。RT-qPCR结果显示,6个候选基因CsTPS3、CsTPS5、CsTPS6、CsTPS9、CsTPS11和CsTPS14均被PEG、NaCl和低温胁迫诱导,且表达模式与转录组结果一致。【结论】从茶树全基因组中系统鉴定出16个TPS家族成员。茶树CsTPS3、CsTPS5、CsTPS6、CsTPS9、CsTPS11和CsTPS14基因对干旱、盐和低温胁迫均有响应,但其敏感性水平各不相同。

植物海藻糖-6-磷酸合成酶基因研究进展

海藻糖-6-磷酸代谢通路是植物响应非生物胁迫生理调控网络中的重要组成部分,海藻糖-6-磷酸合成酶基因TPS(Trehalose-6-phosphate synthase)是植物合成海藻糖的关键基因。为了更加充分地理解TPS基因在植物应答非生物胁迫、调节开花时间等方面的作用,本文首先对植物TPS基因家族成员的系统进化关系及序列结构信息进行了研究,重点论述了TPS基因在植物响应干旱、盐害、高温、低温胁迫中的调控功能及分子作用机制,最后对TPS基因参与植物开花调控的研究进展进行了综述。本文深入总结了目前植物TPS基因响应非生物胁迫及开花调控的研究进展,并对今后TPS同源基因的研究方向和应用价值进行了展望。

辣椒海藻糖-6-磷酸合酶基因CaTPS9的克隆及表达分析

【目的】明确辣椒中海藻糖-6-磷酸合酶(TPS)基因CaTPS9的表达特性和生物学功能,进一步了解TPS对辣椒生长中调控非生物胁迫的作用。【方法】以辣椒品种强丰101为试验材料,克隆CaTPS9基因,并对辣椒CaTPS9的理化性质、蛋白结构、顺式作用元件、系统进化树等进行分析;通过qRT-PCR分析CaTPS9基因在不同组织(商品果果肉、幼果果肉、成熟果果肉、商品果胎座、幼果胎座、成熟果胎座、叶、根、茎、花)和胁迫处理(低温和植物生长调节剂处理)中的表达模式。【结果】CaTPS9基因CDS序列全长2604 bp,编码867个氨基酸。CaTPS9蛋白包含Glyco_transf_20和Trehalose_PPase两个保守结构域,分子质量为97.60 kDa,不稳定指数为44.27,理论等电点为5.63,亚细胞定位预测CaTPS9蛋白位于细胞质中。生物信息学分析表明,CaTPS9蛋白属于亲水性蛋白,且不存在跨膜结构和信号肽序列,蛋白结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。系统进化关系分析表明,CaTPS9与烟草(Nicotiana tabacum L.)、番茄(Solanum lycopersicum L.)和马铃薯(Solanum tuberosum L.)中的同源基因亲缘关系较近。启动子顺式作用元件分析表明,CaTPS9启动子区域含有与激素、胁迫及植物生长发育相关的顺式作用元件。此外,CaTPS9在叶片中表达量最高,在商品果胎座中表达量最低。在水杨酸(Salicylic acid,SA)处理12 h后CaTPS9基因的表达量被显著提升,而低温、吲哚乙酸(3-indoleacetic acid,IAA)、脱落酸(Abscisic acid,ABA)、赤霉素(Gibberellinacid,GA3)和茉莉酸甲酯(Methyljasmonate,MeJA)处理能够显著抑制CaTPS9基因表达量。【结论】CaTPS9基因可能通过海藻糖生物合成途径响应逆境胁迫。

穿心莲海藻糖-6-磷酸合酶1(ApTPS1)生物信息学与表达分析

以穿心莲(Andrographis paniculata)为材料,基于全长转录组数据,筛选和克隆穿心莲海藻糖-6-磷酸合酶1基因(命名为ApTPS1)。生物信息学分析显示,ApTPS1基因的开放阅读框长度为2787 bp,编码928个氨基酸,分子质量为105178.82 u,理论等电点为6.67,为亲水蛋白,无信号肽。多重序列比对显示,ApTPS1较为保守,系统进化树分析表明该蛋白与凤梨亲缘关系最近,与拟南芥和烟草亲缘关系相对较远。利用实时荧光定量PCR分析穿心莲不同生态型、不同器官以及不同光周期条件下ApTPS1基因的表达特性,结果表明,早花生态型穿心莲的ApTPS1表达水平高于晚花生态型,且这种关系不受光周期的影响;ApTPS1在穿心莲的不同器官中的表达水平依次为花>果实>花蕾≈新叶≈老叶。以上结果说明,ApTPS1可能与穿心莲开花时间及生殖器官发育有密切关系。ApTPS1基因的克隆及差异表达分析为穿心莲开花期调控及优良品种的选育提供了理论基础。

葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、序列分析及滞育相关表达

海藻糖-6-磷酸合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)是昆虫海藻糖合成途径中的关键酶之一。本研究通过对葱蝇Delia antiqua海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、序列分析及滞育相关表达的分析,旨在证明该基因在能源合成以及抵御高温和低温环境方面6发挥重要作用,为进一步弄清葱蝇滞育分子机制提供理论依据。根据葱蝇抑制消减杂交文库中的EST序列信息,设计特异性引物,并通过RACE技术克隆了葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因全长cDNA,命名为DaTPS1(GenBank登录号:JX681124),其全长为2904bp,开放阅读框2448bp,编码815个氨基酸,推测其相对分子质量为91.2kD,等电点为5.96。生物信息学分析表明,该基因编码的氨基酸序列具有两个保守结构域,与其他物种TPS具有较高的同源性,其中和黑腹果蝇Drosophila melanogaster亲缘关系最近,氨基酸序列一致性为92.1%;其蛋白质三维结构有15条大的α螺旋和11股反向平行的β链折叠。RT-PCR分析表明,DaTPS1在葱蝇非滞育、夏滞育和冬滞育期蛹中都有表达,但是非滞育期各时期表达量基本没有变化,而在夏滞育和冬滞育蛹的滞育前期表达量较高,滞育保持期表达量较低,滞育期后期表达量又有所升高。推断在葱蝇蛹夏滞育和冬滞育期前期,TPS1开始催化合成较多的海藻糖以提高滞育期抵御不良环境的能力,滞育保持期蛹的新陈代谢降低,所需能量较少,所以TPS1处于低水平表达状态,而滞育期结束后,蛹生长发育逐渐恢复,所需能量有所增加,TPS1的表达量再次升高。本研究对揭示昆虫TPS在能量代谢通路中的作用及昆虫滞育的分子机理具有一定的科学意义。

海藻糖-6-磷酸合成酶转基因烟草提高耐盐性的研究

海藻糖-6-磷酸合成酶(trehalose-6-pho sphate synthase,TPS)是海藻糖合成途径中的一个关键酶,近些年来受到广泛关注,以往的研究多数集中于细菌和真菌等,而对植物体内TPS基因的研究较少。为此,我们首先通过RT-PCR(reverse tran-scription PCR)克隆得到了拟南芥的TPS基因,进而将其构建到原核高效表达载体pET30a(+)上并在大肠杆菌BL21中进行高效诱导表达。在确认该基因能够在体外正常表达之后,将其构建到植物表达载体上并转入烟草体内,通过实时荧光定量PCR检测,证明在转基因个体中目的基因已经在受体基因组上完成整合,并且在其中的2个个体中实现了正常转录。在对目标个体进行海藻糖含量的测定以及抗逆性实验后发现,S5个体具有良好的表现,其体内海藻糖的含量明显高于其它个体,并具有较强的耐受盐胁迫的能力。

酿酒酵母海藻糖-6-磷酸合成酶基因克隆及植物表达载体的构建

从耐热性极强的酿酒酵母菌株AS2 1 41 6中分离纯化出总RNA和mRNA ,以AMV逆转录酶合成cDNA ,采用保守引物 ,从该cDNA中扩增克隆出tps1基因 ,对该基因的全序列分析表明 ,该基因含有 1 50 7个核苷酸 ,与国外报道相关基因的同源性达 99 6%。利用BamHⅠ和SacⅠ切点将tps1基因插入植物表达载体 pBin438多克隆位点上 ,得到tps1基因植物表达载体重组质粒。

二色补血草海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶基因的克隆及分析

以二色补血草叶片组织为材料构建了cDNA文库,文库的初始滴度为2.0×106pfu,重组率为95%,平均插入片段为0.8 kb,扩增后文库的滴度为4.0×109pfu.mL-1。通过随机测序从文库中获得的海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶(trehalose-6-phosphate phosphatase,TPP)基因的全长cDNA序列,该序列长1 986 bp,其中5’非翻译区163 bp,3’非翻译区680 bp,开放读码框长1 143 bp,编码380个氨基酸,蛋白分子质量为42KD,理论等电点为6.68。海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶在海藻糖合成过程中起关键作用,该基因的克隆为研究海藻糖在二色补血草中的合成奠定了基础。

木薯海藻糖-6-磷酸酯酶MeTPP6基因克隆及其表达分析

海藻糖-6-磷酸酯酶(TPP)负责海藻糖生物合成催化反应的最后一步,是植物海藻糖生物合成途径的关键酶。采用RT-PCR的方法从木薯叶片中克隆了1个TPP基因,命名为MeTPP6,该基因含有1个1 122 bp的开放阅读框,编码373个氨基酸,具有TPP家族保守结构域。系统进化树分析表明,MeTPP6与杞柳和杨树中同源基因的亲缘关系较近,序列相似性高达89.7%和89.0%。启动子分析表明,MeTPP6含有干旱、低温、热胁迫、激素(如ABA)和光响应等相关元件。荧光定量PCR分析表明,MeTPP6在叶片和叶柄中表达量最低;在须根和储藏根中表达量最高,分别为叶片表达量的4.2倍和4.5倍。而且,MeTPP6基因的表达能被干旱、低温和ABA处理显著诱导。这些结果表明,MeTPP6通过依赖于ABA的信号通路在转录水平参与木薯干旱和低温胁迫,可作为重要候选基因进一步研究其在木薯非生物逆境中的功能。

香蕉海藻糖-6-磷酸合成酶基因MaTPS2克隆及表达特性分析

在获得MaTPS2基因全长序列的基础上,采用同源序列比对、聚类分析、实时定量PCR等技术初步探讨香蕉MaTPS2基因的功能。从香蕉A基因组中获得一条3 277bp MaTPS2全长序列,包含一个完整的开放阅读框1 344bp,编码蛋白含447个氨基酸。其氨基酸理化性质分析表明,MaTPS2蛋白属于不稳定疏水性蛋白,具有一个结构域GT1-TPS。通过与已知植物的TPS氨基酸同源序列比对,同源性达77.95%。系统发育树进化关系分析表明,MaTPS2编码的氨基酸序列与银杏TPS氨基酸序列(AAX16014.1)邻近,说明二者的亲缘关系较近。器官特异性分析表明,MaTPS2在香蕉植株的根、球茎、假茎、叶、花各器官中均有表达,其中在球茎、假茎和叶中表达量较多,在果实中表达量较低。在ABA、干旱、盐害和枯萎病菌胁迫处理下,MaTPS2表达量升高,在ACC胁迫处理下,MaTPS2表达量显著下降,而低温胁迫条件下,MaTPS2表达不响应。由此推导,MaTPS2可能参与调控香蕉抗旱、抗病机制。植物生长调节剂ACC和ABA胁迫处理说明MaTPS2的表达可能受激素蛋白间接调控。

海藻糖-6-磷酸合成酶基因的序列优化与表达研究（英文）

为了获得一个优良的玉米抗旱育种基因资源,借助于生物信息学手段和分子生物学实验操作技术,从木棉植物中获得了一个编码海藻糖-6-磷酸合成酶的抗旱基因序列。根据玉米对密码子使用的偏爱性,合成了1个可用于玉米转化并提高其耐旱性的新的海藻糖-6-磷酸合成酶基因,进一步通过DNA分子的酶切和连接等操作将该基因构建成表达质粒,再导入大肠杆菌和酵母细胞以鉴定其是否能在原核和真核细胞中表达。最后该基因被构建到植物表达载体上,并转入农杆菌细胞。结果表明,新合成基因全长为2 586 bp,包含完整的开放阅读框,编码861个氨基酸;构建出的原核和真核表达质粒与预期的结果相符,该基因可用于细胞转化试验;该新合成基因能在大肠杆菌和酵母细胞中有效表达出海藻糖-6-磷酸合成酶;该基因被成功构建到植物表达载体p CAMBIA-2300上,并转入了农杆菌细胞LBA4404工程菌株。综合上述结果认为,获得了1个新的海藻糖-6-磷酸合成酶基因,该基因能在原核和真核细胞中有效表达出海藻糖-6-磷酸合成酶,构建的植物基因表达质粒可以直接用于玉米抗旱转基因育种。

啤酒酵母中海藻糖合成酶和海藻糖-6-磷酸合成酶的功能及结构分析

啤酒酵母的海藻糖合成酶复合物由4个亚基(TPS1,TPS2,TPS3和TSL1)组成,这4个亚基具有协同作用。其中海藻糖-6-磷酸合成酶是海藻糖合成酶的功能中心;TPS1除了具有合成海藻糖的功能之外,还具有调节糖代谢和促进酵母孢子形成的功能;tps1大量表达时,有助于细胞增加对高温、高渗和酒精等的耐受性。

垫状卷柏海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆及功能分析

海藻糖-6-磷酸合成酶(Trehalose-6-phosphate synthse,TPS)是植物海藻糖合成途径的关键酶,在旱生卷柏等复苏植物对逆境胁迫应答中起重要作用。文章以我国特有旱生植物垫状卷柏(Selaginella pulvinata)为材料,采用同源扩增与RACE技术相结合的方法克隆了海藻糖-6-磷酸合成酶基因SpTPS1,cDNA全长3223bp,包括一个2790bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列与模式物种的海藻糖-6-磷酸合成酶具有较高的序列相似性,催化活性中心保守位点基本一致。酵母功能互补实验证明,用SpTPS1基因开放阅读框转化的海藻糖合成酶基因突变(tps1△)酵母菌株,可恢复在以葡萄糖作为唯一碳源培养基上的生长,说明垫状卷柏海藻糖-6-磷酸合成酶基因SpTPS1的编码蛋白具有生物活性,可应用于植物抗逆性的转基因改良。

甜瓜海藻糖-6-磷酸合成酶基因鉴定及表达

为了明确甜瓜海藻糖-6-磷酸合成酶基因(CmTPS)家族信息及对逆境信号的响应,该研究采用生物信息学方法,通过拟南芥TPS家族基因与甜瓜基因组数据库比对,从甜瓜基因组中共鉴定出7个海藻糖-6-磷酸合成酶基因,按照其在染色体上的位置分别命名为CmTPS1~7。系统进化分析结果显示,CmTPS4和CmTPS7为第1类,二者均含有16个内含子,推测其编码产物均具有海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)活性;其余5个CmTPS基因归为第2类,分别含有2~4个内含子;在这7个甜瓜TPS中,除CmTPS3只有TPS结构域外,其余CmTPS都含有TPS、TPP及UDP-forming结构域;蛋白序列比对结果显示,甜瓜TPS家族各成员间相似性较低(15.90%~57.31%);亚细胞定位预测表明,CmTPS1、CmTPS2和CmTPS6定位在细胞核内,其余4个CmTPS定位在细胞质内。qRTPCR表达分析表明,低温胁迫下甜瓜叶片可能以CmTPS4为主要的TPS编码基因;CmTPS基因家族对盐胁迫较为敏感,同时在ABA信号传递中起调控作用。这为进一步研究甜瓜TPS基因家族奠定了基础。

龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)对逆境胁迫的响应

非还原性二糖海藻糖及其代谢物是调控植物生长发育和逆境响应的信号分子。本研究以大型海藻龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)为对象,从基因转录、蛋白和酶活性3个水平探讨了海藻糖合成酶——海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)对高温、高盐及渗透胁迫的响应。龙须菜中4条TPS序列均具有TPS家族保守结构域(Glyco-transf-20)和TPP家族保守结构域(Trehalose-PPase),且属于Class I亚家族。在转录水平上,高盐胁迫主要促进了TPS1、TPS2和TPS4基因的表达,而渗透胁迫则总体抑制了TPS1、TPS2和TPS3基因的表达。在高盐胁迫48 h时,TPS1蛋白含量升高到对照组的2.03倍。在高温和高盐胁迫24 h时,TPS活性升高,而在高盐胁迫48 h及渗透胁迫条件下酶活性降低。可见海藻糖-6-磷酸合成酶参与了龙须菜抗高温和高盐胁迫的应答,但对渗透胁迫不敏感。该研究为提高龙须菜抗逆性及培育抗逆龙须菜品种提供了参考。

大肠杆菌海藻糖磷酸合酶基因的克隆

根据报道的大肠杆菌 (Escherichia coli)海藻糖 6磷酸合酶基因 (ots A) ,设计引物 ,通过 PCR技术从大肠杆菌 XLI菌株的总 DNA中扩增到一个 1 .4kb的片段。经克隆、测序分析 ,该片段长 1 42 5 bp并含一完整的开放读框 (ORF)。在核苷酸水平上 ,该 ORF与已报道的 ots A基因具有 99.86%的同源性。在氨基酸水平上 ,其推断性的编码产物蛋白与 Ots A具有 1 0 0

酵母海藻糖磷酸合成酶基因的PCR扩增及其产物克隆

以海藻糖高产菌株啤酒酵母SaccharomycescerevisiaeAS2.1416的cDNA克隆为模板 ,根据国外报道的序列 ,设计适当的引物 ,利用PCR技术 ,克隆出大约1.5kb的片段。PCR产物经低溶点胶纯化 ,与pBluscript载体连接并转化大肠杆菌DH -5α ,阳性重组子经酶切鉴定 ,表明已获得海藻糖磷酸酶基因PCR产物及其克隆。

植物海藻糖代谢及海藻糖-6-磷酸信号研究进展

海藻糖代谢和海藻糖-6-磷酸(T6P)信号途径在植物生长和发育过程中具有重要的调控作用。T6P是海藻糖的代谢前体,是植物响应碳元素可用性、调控生长发育的关键信号分子。植物体中除了自身的海藻糖合成途径外,由病原菌产生的海藻糖或T6P能够导致植物代谢和发育的重新编程。植物不同阶段的生长发育,包括胚胎发育、幼苗生长、成花诱导及叶片衰老等,都受T6P的调控。T6P信号的一个关键互作因子是蔗糖非发酵相关激酶1(SnRK1),T6P能够抑制SnRK1的催化活性,进而调控植物的生长和发育过程。