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蔗糖合成酶(Sucrose Synthase,SuSy)是蔗糖代谢途径中的关键酶,在植物生长、发育和渗透调节过程中起着重要作用。为揭示蔗糖合成酶基因在花生中的抗逆机理,以花生基因组DNA为模板,利用染色体步移技术(GenomeWalking)中的TAIL-PCR技术扩增花生SuSy基因组序列和启动子区域,得到基因组序列6 189 bp,启动子预测分析表明,该序列包含约800 bp的启动子上游调控序列,13个外显子,12个内含子。启动子元件分析显示,该片段含有典型的TATA-box、CAAT-box,并存在低温响应元件LTR、GA响应元件、干旱响应MYB结合位点、厌氧诱导必要的顺式作用元件ARE等调控元件,及G-box、box4等光响应元件,说明花生SuSy基因的表达可能受低温、干旱、缺氧、光照等环境因素以及激素GA的调控。 相似文献
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蔗糖合酶(SUS)是植物中广泛存在的一种糖基转移酶,而蔗糖磷酸合成酶(SPS)是高等植物体内控制蔗糖合成的关键酶之一。对于SUS与SPS是否来自同一源头,其序列是否存在同源区域,以及其进化路径等,尚未见相关报道。本研究针对这两个酶的基因序列,鉴定得到其保守结构域,在此基础上对相关基因进行了全面鉴定,从而构建了其进化树。从序列上看,这两种酶(SUS,SPS)具有一定的同源性。通过结构域鉴定,SPS1基因的蛋白序列中鉴定得到3个结构域,而从SUS1中鉴定得到2个结构域;由以上结果可知,SUS和SPS属于同一基因家族。通过进化树构建,SUS、SPS家族的基因聚成了两个显著独立枝。因此,SUS、SPS分别属于一个独立的亚家族。本研究为植物糖代谢相关研究提供了基因靶标,为蔗糖代谢和转运相关基因进化机制的研究提供了基础。 相似文献
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蔗糖合酶(sucrose synthase,SuSy)是催化蔗糖代谢的关键酶之一,参与蔗糖的分解、淀粉的生物合成等代谢过程,在植物的生长发育中发挥着至关重要的调控作用。本研究从牛大力转录组数据库筛选并克隆得到两个蔗糖合酶基因CsSuSy1与CsSuSy2,CsSuSy1全长2326 bp,包括2307 bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),编码768个氨基酸;CsSuSy2基因全长3028 bp,包括2439 bp的ORF,编码812个氨基酸。CsSuSy1与CsSuSy2的蛋白结构预测分子量分别为87.8 kD与92.6 kD,理论等电点分别为5.91与5.75,二级结构主要为α-螺旋与无规则卷曲。保守结构域分析结果显示它们属于PLN00142超级家族成员,包含蔗糖合酶结构域(Sucrose_synth)与糖基转移酶结构域(Glycos_transf_1)两个保守结构域,与同科其它近缘种的SuSys氨基酸序列具有较高的相似性。系统进化树分析显示主要分为两个大分支。qRT-PCR检测结果显示CsSuSy1和CsSuSy2分别在块根膨大初期、块根膨大初期和中期高表达,且表达量显著高于茎、叶和成熟种子。鉴于在牛大力块根发育过程中CsSuSys1基因表达量与多糖含量呈极显著负相关、与淀粉含量呈显著负相关,CsSuSys2基因表达量与多糖含量呈显著负相关,推测CsSuSys1和CsSuSys2在块根膨大前期或中期协同参与催化蔗糖降解,促进块根中多糖和淀粉的积累。本研究结果为揭示蔗糖合酶参与牛大力块根膨大过程的蔗糖代谢提供证据,有助于进一步阐明牛大力块根膨大的分子机制。 相似文献
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植物花青素是一种天然的黄酮类水溶性植物色素,对于植物的花和果实的花色决定具有重要作用,花青素在植物体内的生物合成途径研究相对较清楚。但在蔷薇属植物中花青素合成酶基因的功能分析相对较少,通过序列比对和进化树分析鉴定‘月月粉’(Rosa chinensis‘Old Blush’,用OB表示)和野蔷薇(Rosa multiflora)中花青素合成酶基因各14个。通过序列比较发现野蔷薇和OB中对应的同源基因序列相似性很高,表明这些基因的保守性很强,但表达谱分析显示这些基因在两个物种中的差异较大,暗示其调控序列可能变异程度较大。通过检测一个野蔷薇自然突变单株中红花和白花中的花青素合成酶基因的表达,推测有部分花青素合成酶基因可能在花青素合成反馈调节中具有重要作用。通过分析启动子序列中顺式作用元件推测OB中花青素合成酶可能受蔗糖和不同激素的调控。本研究可为揭示蔷薇属植物花青素合成调控的分子机制提供依据。 相似文献
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花生蔗糖合酶基因AhSuSy的克隆和干旱胁迫表达分析 总被引：2，自引：1，他引：1
蔗糖合酶(sucrose synthase, SuSy)是蔗糖代谢途径中的关键酶, 在植物生长、发育和渗透调节过程中起着重要的作用。本研究利用同源克隆、RACE和TAIL-PCR相结合的方法从花生叶片中分离了蔗糖合酶基因, 命名为AhSuSy (GenBank登录号JF346233)。该基因cDNA序列全长2 790 bp, 包含一个2 421 bp的开放阅读框(ORF), 5′端非编码区57bp, 3¢端非编码区为312 bp。根据编码区预测AhSuSy编码806个氨基酸, 与大豆、拟南芥、玉米等植物中相关蛋白的氨基酸序列同源性达75%以上; 成功构建了该基因的原核表达载体pET32a-AhSuSy, 在IPTG诱导下得到92 kD左右的蛋白, 与理论值一致。半定量RT-PCR分析表明AhSuSy在花生根、茎、叶中均有表达。利用10%PEG模拟干旱处理花生幼苗, 分析胁迫后AhSuSy的转录水平, 同时测定蔗糖合酶活性和蔗糖含量, 发现三者均表现为处理后4~12 h逐渐升高, 相关性分析显示花生中蔗糖含量与蔗糖合酶活性的相关系数达0.993(P=0.007<0.01), 处理后12~24 h逐渐降低。推测该基因响应干旱调控, 在花生抗旱胁迫中可能起着一定的作用。 相似文献
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本研究旨在明确IAA和ABA在甜菜发育过程中的作用机制。用生物信息学方法鉴定出IAA和ABA生物合成酶基因,通过qRT-PCR检测基因的表达并结合超高效液相色谱质谱(UPLC/MS/MS)定量
分析IAA 和ABA的浓度变化。结果表明BvIAA6、BvIAA26 和BvIAA33 基因在甜菜茎和花蕾中协同调节IAA 激素含量的变化,BvABA2、BvABA3、BvNCED1 和BvNCED5 基因调控ABA 的含量变化;研究发现ABA的含量高于IAA,但是IAA在促进植物生长方面的作用强于ABA;IAA和ABA生物合成酶基因具有组织特异性表达的特征。研究阐明了内源性IAA和ABA在甜菜生殖生长过程中的分子机制,为作物的分子育种提供了应用性参考。 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(9):3053-3058
IAA在棉花纤维发育过程中起着重要作用,而棉纤维的发育过程实质上也是糖代谢不断循环的过程,探究IAA对糖代谢的影响,为研究IAA调控纤维发育提供依据。利用转iaaM基因棉花种质IF11,研究棉铃不同部位(胚珠/种仁,纤维,棉铃壳)中糖代谢相关糖分含量(蔗糖,果糖,葡萄糖)和酶活(酸性转化酶,蔗糖合成酶,蔗糖磷酸合成酶)的动态变化。结果表明,IAA不影响各糖分含量及酶活在棉铃中的总体变化趋势,对糖分含量的影响呈"先降后增"的趋势,前期主要是降低棉铃壳中的蔗糖和果糖、种子中的蔗糖含量,后期各部位蔗糖、葡萄糖、果糖含量均有增加;IAA对糖代谢相关酶活性有促进作用。 相似文献
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《分子植物育种》2021,(13)
蔗糖磷酸合成酶(SPS)和磷酸蔗糖磷酸酶(SPP)是植物蔗糖合成的重要酶,在调控蔗糖合成及其积累等方面有重要作用。辣椒基因组测序的完成及转录组数据的公布为鉴定和探究辣椒SPS和SPP基因的多样性提供了机会。本研究利用生物信息学方法对辣椒SPS和SPP基因进行鉴定,并从染色体定位、系统发育关系和表达模式分析其特征。结果发现,两个辣椒共含有4个SPS和SPP基因,每个辣椒种均编码2个成员,SPS编码的氨基酸长度和分子量约是SPP的2倍,等电点范围6.12～8.16和5.96～6.26之间。染色体定位发现辣椒SPS和SPP基因均定位在不同的染色体上。系统发育树的构建来自7个物种,结果表明SPS和SPP都可以分为4个亚族。表达谱分析显示,基因呈现差异表达,其中Ca-LZSPS1和Ca-LZSPP2呈现广谱性表达;进一步研究发现,SPS和SPP基因都受到3种激素(ABA, IAA, SA)不同程度的诱导;此外,在逆境胁迫下,辣椒SPS相比SPP更容易受到环境诱导,而SPP基因则在叶中主要参与热调控机制,在根中更多的参与冷调控机制。这些结果阐明了辣椒SPS和SPP基因的表达特性,为进一步研究辣椒中蔗糖的合成与积累提供理论依据。 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(12):3896-3904
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。 相似文献
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蔗糖主要由植物光合作用产生,其水解依赖于转化酶和蔗糖合成酶。其中,转化酶催化蔗糖不可逆分解为葡萄糖与果糖。本研究基于橡胶树的基因组和转录组数据库,采用RT-PCR技术克隆得到一个中碱性转化酶基因HbNIN7基因,预测编码683个氨基酸。同源与亚细胞定位分析表明HbNIN7属于α类中碱性转化酶,定位于线粒体。通过原核表达获得其重组蛋白,酶活性分析表明,HbNIN7重组蛋白最适酶活pH值7.2;最适酶活温度45℃;最大反应速率32.69 mmol hexose·mg^-1protein·h^-1;Km值25.04 mmol/L。利用荧光定量方法分析基因的表达特征,结果显示:HbNIN7基因在雄花中表达水平最高,且在雄花发育的不同阶段差异显著,说明Hb NIN7很可能参与橡胶树花组织中糖利用及糖信号调控。 相似文献
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《分子植物育种》2020,(14)
蔗糖含量是影响菜用大豆甜味的主要因素。蔗糖合酶(sucrose synthase, SUS)是调控蔗糖代谢的关键酶之一,在作物品质调控等方面发挥重要作用。为了深入了解菜用大豆蔗糖代谢相关GmSUSs基因的分子作用机制,本研究从基因组水平对GmSUSs进行了基因成员鉴定、蛋白理化特性、保守结构域、进化关系、基因结构、启动子元件组成、组织表达模式及激素和胁迫表达谱分析。结果表明:从全基因组水平共鉴定到11个GmSUSs编码蔗糖合酶。蛋白多序列比对显示所有GmSUSs均含有保守的特征结构域:Sucrose_synth和Glycos_transf_1。进化分析显示GmSUSs主要划分为3个分支。组织表达分析显示不同GmSUSs基因在不同生长发育阶段的表达量具有明显差异。启动子顺式作用元件分析显示GmSUSs基因上游启动子区内激素和胁迫应答元件组成各异。进一步,qRT-PCR分析显示激素(ABA, ACC和NAA)和胁迫(低温,高温和干旱)处理诱导GmSUS11基因表达。以上实验结果为菜用大豆GmSUSs基因功能解析及蔗糖代谢途径改造提供了参考。 相似文献
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磷酸蔗糖磷酸酶(sucrose phosphate phosphatase,SPP)是蔗糖合成途径中的关键酶;二磷酸尿苷葡萄糖和6-磷酸果糖为底物,蔗糖磷酸合成酶催化生成磷酸蔗糖,磷酸蔗糖在磷酸蔗糖磷酸酶作用下水解形成蔗糖。为了系统梳理SPP在植物基因组中的状况,我们对SPP基因进行了全面的挖掘、鉴定和进化分析,并重点分析该基因在番茄中的表达。首先,针对SPP的基因序列,挖掘得到2个蛋白结构域;其次,对该基因进行全面鉴定,构建其进化树,可发现SPP是从高等植物开始登陆的;最后,将番茄CDS序列比对到各探针,从数据库中提取组织中的表达数据,表明野生型番茄的表达量较高。本研究为磷酸蔗糖磷酸酶提供了基因信息,为植物中蔗糖合成途径的作用机理及其进化机制提供了基础研究。 相似文献
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SBP-box (squamosa promoter binding protein, SBP)基因编码一类绿色植物特有的转录因子,它与器官大小的控制、株型、激素和逆境响应等植物重要发育过程密切相关。本研究克隆了高粱SbSBP15基因,对其进行了序列分析、系统进化分析及表达分析。SbSBP15基因编码一个由409个氨基酸组成的蛋白质,含有3个外显子和2个内含子,其SBP结构域位于96～165 aa区域;系统进化显示19个SBP15蛋白可分为4组(Ⅰ～Ⅳ),其中第Ⅰ～Ⅲ组内仅有单子叶植物蛋白,而第Ⅳ组中同时包含有单子叶植物蛋白和双子叶植物蛋白。Sb SBP15与玉米Ub2和Ub3关系最近;启动子序列分析表明,SbSBP15启动子的顺式作用元件包含逆境响应、组织特异性表达以及植物生长发育等相关元件;SbSBP15基因在花后10 d的种子中表达量最高,是苗期根部表达量的18倍;但是随着高粱种子不断发育,SbSBP15表达量逐渐降低,表明SbSBP15可能参与高粱种子发育的过程。本研究为进一步探索SbSBP15的生物学功能奠定了基础。 相似文献
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对高粱淀粉合成酶基因家族的理化性质、系统进化树、基因结构、蛋白结构和顺式作用元件进行研究,通过转录组数据对该家族基因进行表达模式分析,运用生物信息学的方法在高粱全基因组中鉴定出11个淀粉合成酶基因,包括颗粒结合型淀粉合成酶和可溶性淀粉合成酶两类。结果表明,SbGBSSⅠ在胚乳中高表达;SbSSⅠ、SbGBSSⅡ和SbSSⅢb在开花14 d的根、茎、叶和幼苗中高表达,其中在叶片中的表达量最高;SbSSⅠ、SbGBSSⅡ、SbSSⅢb在花序展开的三个时期中高表达。 相似文献
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《分子植物育种》2021,(13)
细胞壁转化酶(CWINVs)是糖降解关键酶之一,在植物发育、同化物分配和调节库强等方面具有重要作用。为了探究慈竹中CWINVs基因的亚细胞定位和表达水平,本研究以慈竹转录组数据库为基础,从慈竹笋中克隆到BeCWINV1基因。其开放阅读框序列长度为1 758 bp,编码585个氨基酸残基。序列比对和系统进化分析表明,BeCWINV1具有细胞壁转化酶特异的活性功能位点"WECPD",并与绿竹Boβfruct1、水稻CIN2、玉米INCW2亲缘关系较近,聚在一个CWINV分支上。将BeCWINV1-GFP融合载体瞬时转化洋葱表皮细胞的研究也证明了BeCWINV1定位在细胞壁上,表明其可能参与质外体空间蔗糖的水解。实时荧光定量PCR分析表明,BeCWINV1在慈竹茎杆中表达量显著高于其他部位;额外施加蔗糖对BeCWINV1表达没有明显影响,但糖供应受到限制时其表达被显著激活。这些结果表明,BeCWINV1参与慈竹茎杆韧皮部卸载,对逆境胁迫下维持细胞内糖浓度和库活性方面有重要的作用。 相似文献
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《分子植物育种》2016,(4)
植物B-box基因参与植物形态建成、花器官发育以及响应逆境胁迫过程中的多种生命活动的并具有重要作用,草莓是重要的经济果树作物,然而对草莓B-box家族了解较少。为了研究草莓B-box基因家族成员及其在花器官发育过程中的表达情况,本研究利用计算生物学的方法从全基因组水平鉴定森林草莓(Fragaria vesca)B-box基因家族成员,并对家族成员的蛋白质特征、基因组分布、内含子个数以及基因表达进行分析。结果表明,森林草莓中至少存在21个B-box基因家族成员,分布在6条染色体上,基因内含子个数1~5个。基于蛋白质模体组成与蛋白质序列的分析将整个家族分为五个亚家族。14个基因家族成员以5种表达模式参与雄蕊器官发育进程。研究结果表明:草莓B-box基因家族的5个亚家族经过模体复制和删除事件进化而来,并参与花器官发育过程。试验结果将为在草莓中进一步研究该基因家族成员功能提供参考。 相似文献