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拟南芥蔗糖合成酶基因AtSUS响应非生物胁迫功能分析

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植物生理学报 2021年第2期57卷 461-472页

作者：胡冰霜沈阳才晓溪王研陈悦孙明哲贾博为孙晓丽黑龙江八一农垦大学农学院作物逆境分子生物学实验室黑龙江大庆163319

盐碱、干旱等非生物胁迫会降低作物产量,影响作物品质。为挖掘调控植物耐盐碱的关键基因,课题组对拟南芥(Arabidopsis thaliana)突变体进行了大规模筛选,获得了对NaHCO3胁迫敏感的拟南芥突变体atsus4。鉴于蔗糖合成酶(SUS)在蔗糖代谢中... 详细信息

盐碱、干旱等非生物胁迫会降低作物产量,影响作物品质。为挖掘调控植物耐盐碱的关键基因,课题组对拟南芥(Arabidopsis thaliana)突变体进行了大规模筛选,获得了对NaHCO3胁迫敏感的拟南芥突变体atsus4。鉴于蔗糖合成酶(SUS)在蔗糖代谢中的关键作用,本研究系统分析了拟南芥SUS基因(AtSUS)对非生物胁迫的响应。生物信息学分析结果表明,拟南芥SUS家族蛋白序列具有高度保守性。非生物胁迫表达模式分析发现,包括AtSUS4基因在内的多个SUS基因均响应高渗、高盐、干旱和脱落酸胁迫。通过表型分析进一步发现AtSUS4基因的缺失降低了拟南芥对盐、高渗胁迫的耐性,并提高了对脱落酸的敏感性。最后构建了AtSUS4蛋白互作网络,发现AtSUS4与多个糖代谢相关酶存在相互作用,推测AtSUS4通过调节糖的代谢,在非生物胁迫应答过程中发挥作用。上述结果表明,拟南芥SUS家族蛋白序列高度保守,并参与植物多种非生物胁迫应答。

关键词：拟南芥蔗糖合成酶 SUS4 逆境胁迫

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铁皮石斛蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

中国中药杂志 2011年第7期36卷 833-837页

作者：孟衡玲段承俐萧凤回杨生超查应红文国松云南农业大学中药材研究所/云南省中药材规范化种植技术指导中心云南昆明650201 浙江农林大学林业与生物技术学院浙江临安311300 云南红河群鑫石斛种植有限公司云南屏边661200

目的:克隆铁皮石斛Dendrobium officinale蔗糖合成酶基因并对其表达分析,为研究铁皮石斛多糖合成与蔗糖合成酶活性关系及调控表达提供理论依据。方法:基于GenBank上已知的蔗糖合成酶基因SS同源序列,应用RT-PCR和RACE等方法,克隆铁皮石... 详细信息

目的:克隆铁皮石斛Dendrobium officinale蔗糖合成酶基因并对其表达分析,为研究铁皮石斛多糖合成与蔗糖合成酶活性关系及调控表达提供理论依据。方法:基于GenBank上已知的蔗糖合成酶基因SS同源序列,应用RT-PCR和RACE等方法,克隆铁皮石斛蔗糖合成酶基因全长,将目的片段转化大肠杆菌表达菌株BL21中,IPTG诱导表达,SDS-PAGE电泳分析。结果:成功克隆了铁皮石斛蔗糖合成酶基因,该基因cDNA全长2 424 bp,编码807个氨基酸(命名为DOSS1),登录号HQ856835,该基因氨基酸序列与兰科植物M okara yellow(AF530568)同源性达到95%,与Oncidium goldiana(AF530567)同源性达到90%,与禾本科植物的SS基因同源性在80%以上。并对其进行大肠杆菌原核表达诱导,诱导的工程菌能明显表达出一条相对分子质量约为92×103左右的蛋白质,与理论相对分子质量基本相符。结论:成功克隆了铁皮石斛蔗糖合成酶基因,并诱导出一条与理论蛋白相对分子质量相符的蛋白条带。

关键词：铁皮石斛蔗糖合成酶基因克隆表达分析

体外偶联UDP-糖基转移酶与蔗糖合成酶高效催化合成莱鲍迪苷A

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现代食品科技 2021年第1期37卷 47-53,64页

作者：朱清娟陈美琪梁书利王登刚林影华南理工大学生物科学与工程学院广东省发酵与酶工程重点实验室广东广州510006

本研究构建了UDP-糖基转移酶UGT76G1基因的重组毕赤酵母菌株GS115/pPIC9K-UGT76G1和绿豆来源的蔗糖合成酶(mbSUS)基因的重组毕赤酵母菌株GS115/pPIC9K/pPICZA-mbSUS。通过甲醇诱导产酶,制备UDP-糖基转移酶UGT76G1和蔗糖合成酶,并构建生... 详细信息

本研究构建了UDP-糖基转移酶UGT76G1基因的重组毕赤酵母菌株GS115/pPIC9K-UGT76G1和绿豆来源的蔗糖合成酶(mbSUS)基因的重组毕赤酵母菌株GS115/pPIC9K/pPICZA-mbSUS。通过甲醇诱导产酶,制备UDP-糖基转移酶UGT76G1和蔗糖合成酶,并构建生物催化级联反应体系,生物催化甜菊糖苷(Stevioside,ST)合成莱鲍迪苷A(rebaudioside A,RA),有效实现了级联反应体系中尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)的循环利用。本研究通过反应条件优化,发现级联反应中的限速酶是糖基转移酶UGT76G1,添加酶活比例为U_((UGT76G1)):U_((mbSUS))=6:1为合成莱鲍迪苷A的最佳酶活比例,在pH7.0,UDP浓度1mM,蔗糖浓度50mM,MgCl_2浓度3 mM的反应条件下,10 mM ST转化合成8.20±0.11 mM RA,RA的产率达到82.91%,与在大肠杆菌表达系统中相比,极大缩短了催化反应时间。利用体外偶联UDP-糖基转移酶与蔗糖合成酶催化合成RA为酶法高效生物合成RA及其产业化应用提供技术支持。

关键词： UDP-葡糖基转移酶蔗糖合成酶毕赤酵母莱鲍迪苷A

无籽蜜柚蔗糖合成酶(SUS)和蔗糖转化酶(INV)基因家族生物信息学及表达分析

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植物生理学报 2018年第10期54卷 1576-1586页

作者：邓舒雅麦贻婷陈惠萍钮俊海南大学热带农林学院海口570228

蔗糖是光合作用的最终产物,通过韧皮部运输到植物的非光合组织中,蔗糖的分解主要由蔗糖合成酶(SUS)和蔗糖转化酶(INV)催化。为了探究SUS和INV基因家族在无籽蜜柚汁胞发育中的功能,本文通过HPLC研究,结果表明阿拉伯糖和木糖在汁胞早期发... 详细信息

蔗糖是光合作用的最终产物,通过韧皮部运输到植物的非光合组织中,蔗糖的分解主要由蔗糖合成酶(SUS)和蔗糖转化酶(INV)催化。为了探究SUS和INV基因家族在无籽蜜柚汁胞发育中的功能,本文通过HPLC研究,结果表明阿拉伯糖和木糖在汁胞早期发育中含量较高,而果糖、葡萄糖和蔗糖的含量随成熟过程显著增加。基于拟南芥数据库中SUS和INV蛋白序列,与柚子的基因组数据进行同源比对,分别筛选获得6个和12个具有完整开放阅读框(ORF)的Cg-SUS和Cg-INV基因。根据其在染色体上分布,分别命名为Cg-SUS1~6和CgINV1~12,并对其蛋白理化性质、内含子与外显子、系统进化树和蛋白功能结构域等方面加以分析。数字表达谱分析初步确定无籽蜜柚汁胞在发育过程中Cg-SUS2、Cg-SUS3和Cg-INV6转录较为活跃,对其进行qRTPCR分析,结合各类糖含量的检测结果与基因表达做相关性分析,结果显示Cg-SUS2表达量与木糖、阿拉伯糖含量之间存在极显著正相关性,因此Cg-SUS2可能涉及阿拉伯糖和木糖的生物合成; Cg-SUS3和Cg-INV6表达量与葡萄糖、果糖、蔗糖含量之间存在显著正相关性,说明Cg-SUS3可能参与到蔗糖的降解途径中,从而促使转运过来的蔗糖生成UDP-葡萄糖和果糖, Cg-INV6可能是液泡己糖累积的关键酶。

关键词：无籽蜜柚汁胞发育蔗糖合成酶蔗糖转化酶

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花生蔗糖合成酶基因的克隆及序列分析

华北农学报 2012年第4期27卷 23-28页

作者：何美敬刘立峰穆国俊侯名语陈焕英崔顺立河北省作物种质资源重点实验室河北农业大学农学院河北保定071001

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... 详细信息

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。

关键词：花生蔗糖合成酶基因克隆启动子染色体步移

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植物水溶性蔗糖合成酶生物信息学分析初探

植物生理学通讯 2006年第5期42卷 939-944页

作者：韩立敏王喆之陕西师范大学生命科学学院西安710062

用生物信息学方法对已在GenBank上注册的黑麦草、绿竹、菜豆、马铃薯、颤杨等植物水溶性蔗糖合成酶基因的核苷酸序列以及推导的氨基酸序列、组成成分、氨基酸翻译后修饰、导肽、跨膜拓朴结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构以及功能... 详细信息

用生物信息学方法对已在GenBank上注册的黑麦草、绿竹、菜豆、马铃薯、颤杨等植物水溶性蔗糖合成酶基因的核苷酸序列以及推导的氨基酸序列、组成成分、氨基酸翻译后修饰、导肽、跨膜拓朴结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构以及功能结构域等进行分析预测和推断的结果表明,这些植物的水溶性蔗糖合成酶位于线粒体中,是非跨膜的亲水性蛋白,α-螺旋和不规则卷曲是其蛋白质二级结构的主要结构元件,β-转角和延伸链散布于整个蛋白质中,包含2个功能结构域,即蔗糖合成功能域和糖基化合物转移功能域。

关键词：蔗糖合成酶水溶性生物信息学

蔗糖合成酶对解除豆梨种子休眠作用及机制研究

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蔗糖合成酶对解除豆梨种子休眠作用及机制研究

作者：刘正阳扬州大学

学位级别：硕士

在生产上,梨繁殖以营养繁殖为主,即先播种砧木种子,培育成苗,而后嫁接栽培品种。梨种子需要经过层积处理才能萌发,因此在层积处理前无法测定种子质量。而种子层积又需较长时间。如果种子质量不好,发芽率较低,或者层积过程中因水分或通... 详细信息

在生产上,梨繁殖以营养繁殖为主,即先播种砧木种子,培育成苗,而后嫁接栽培品种。梨种子需要经过层积处理才能萌发,因此在层积处理前无法测定种子质量。而种子层积又需较长时间。如果种子质量不好,发芽率较低,或者层积过程中因水分或通气条件把握不好造成种子发生霉烂都将严重影响当年苗木生产。目前生产上还没有高效、快速打破梨种子休眠的有效方法。因此,开展梨种子休眠相关的研究将有助于建立快速解除种子休眠的方法。本论文以梨砧木豆梨种子为研究材料,采用液相色谱法、二硝基水杨酸比色法和紫外分光光度计法测定了豆梨种子休眠解除过程中蔗糖、淀粉、葡萄糖和果糖含量及蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和α淀粉酶活性及相关基因表达变化情况,利用反义寡聚核苷酸技术揭示蔗糖合成酶及GA20氧化酶基因在豆梨种子休眠解除过程中的作用,具体结果如下:1.建立一种打破梨种子休眠的新方法。利用脱脂棉包裹种子,放置于培养皿中,于4℃低温层积,2～3天湿润脱脂棉一次。每隔10天统计种子萌发率。处理30天后,种子开始萌发,60天后种子萌发率为76.7%,已经完全打破休眠。表明该方法可以用于打破梨种子休眠。2.确定豆梨种子解除休眠过程中糖类物质及相关酶活性和基因表达量变化情况。豆梨种子解除休眠的过程中蔗糖和淀粉含量逐渐降低,而葡萄糖和果糖含量不断升高;降解蔗糖的蔗糖合成酶和降解淀粉的α淀粉酶的活性逐渐升高,而合成蔗糖的蔗糖磷酸合成酶的活性则不断降低;蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和α淀粉酶基因的相对表达量都呈现先下降,然后迅速升高的趋势。表明蔗糖降解和葡萄糖合成与豆梨种子休眠解除以及种子萌发有密切关系。3.确定蔗糖合成酶在豆梨种子解除休眠过程中起重要作用。利用反义寡聚核苷酸技术抑制蔗糖合成酶表达后,种子萌发被明显抑制。与正常层积种子相比,反义链抑制处理后种子萌发率仅为20%,蔗糖、葡萄糖和果糖含量明显增高,蔗糖合成酶和α淀粉酶活性显著降低,蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶、GAI和ABI-3等8个与糖代谢及激素信号转导相关基因的相对表达量全都显著减少。表明蔗糖合成酶在豆梨种子解除休眠过程中发挥重要作用。4.确定GA20氧化酶基因调控蔗糖代谢和淀粉降解相关酶活性。利用反义寡聚核苷酸技术抑制赤霉素合成关键酶GA20氧化酶的表达。反义链抑制处理后种子几乎不能萌发,抑制效果比抑制蔗糖合成酶更显著,相比于正常层积的种子萌发率仅为1.1%。种子内积累大量的蔗糖、葡萄糖和果糖,蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和α淀粉酶在内的三种酶活性及基因相对表达量全部显著降低,且ABA信号因子的表达量明显高于GA信号因子。表明GA20氧化酶基因与糖代谢相关酶活性调控密切相关。

关键词：豆梨种子休眠葡萄糖蔗糖合成酶赤霉素

甜高粱蔗糖合成酶基因(Susy2)的克隆及结构和功能分析

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农业生物技术学报 2010年第1期18卷 24-29页

作者：刘洋赵香娜岳美琪顿宝庆张保明路明李桂英中国农业科学院作物科学研究所生物质能源研究中心农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程

本研究以甘蔗蔗糖合成酶基因(Susy2)cDNA序列为探针,对高粱EST数据库进行同源检索,将获得的4条与甘蔗相似性很高的EST序列进行拼接,后经基因组PCR、分子克隆和序列分析验证获得了甜高粱(Sorghum bicolor)蔗糖合成酶基因DNA序列(Susy2,Ge... 详细信息

本研究以甘蔗蔗糖合成酶基因(Susy2)cDNA序列为探针,对高粱EST数据库进行同源检索,将获得的4条与甘蔗相似性很高的EST序列进行拼接,后经基因组PCR、分子克隆和序列分析验证获得了甜高粱(Sorghum bicolor)蔗糖合成酶基因DNA序列(Susy2,GenBank登录号为FJ513325)。该序列全长4587bp,起始密码子至终止密码子序列长4350bp,包含一个2409bp的开放读码框。该序列包含15个外显子和14个内含子,剪接方式都为GU/AG模式。Susy2编码的蛋白由802个氨基酸组成,分子量大小为91.7kD,等电点pI为6.15。保守结构域分析表明,此蛋白含有一个475个氨基酸的GTI糖基化酶保守结构域(275～759),有4个ADP结合位点,能催化6-磷酸果糖和UDPG形成6-磷酸蔗糖。

关键词：甜高粱蔗糖合成酶克隆 PCR EST数据库

棉花蔗糖合成酶基因家族在纤维发育期时空表达模式分析

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棉花学报 2015年第4期27卷 317-328页

作者：黄圣何鹏田莉莉俞嘉宁陕西师范大学生命科学学院陕西西安710119

蔗糖合成酶（Sucrose Synthase）是调控植物糖类代谢的关键酶之一,在植物生长发育及渗透调节过程中起着重要的作用。该酶为多基因家族,各成员在植物不同组织及不同发育阶段发挥不同的作用。陆地棉（Gossypium hirsutum）中有15个Sus成员... 详细信息

蔗糖合成酶（Sucrose Synthase）是调控植物糖类代谢的关键酶之一,在植物生长发育及渗透调节过程中起着重要的作用。该酶为多基因家族,各成员在植物不同组织及不同发育阶段发挥不同的作用。陆地棉（Gossypium hirsutum）中有15个Sus成员,本研究利用转录组高通量测序及实时定量PCR技术,检测了该基因家族的表达模式。结果表明,Gh Sus1D、Gh Sus3A、Gh Sus3D和Gh Sus6D在起始期（0~3 DPA）大量表达;GhSus7D在10 DPA的纤维中表达量快速增加,达到同期突变体胚珠的4.7倍;Gh Sus1A、Gh Sus5D在纤维伸长期（5~15 DPA）表达量显著高于胚珠,分别在10 DPA、15 DPA时达到峰值;Gh Sus3A、Gh Sus3D、和Gh Sus6D在纤维发育（15 DPA）时表达量重新上升,且在20 DPA时仍处于较高表达水平。Sus基因家族组织表达模式分析表明,它们在陆地棉品种徐州142野生型和突变体中的组织表达模式基本相同,根、茎、叶、花中没有显著差异。但不同Sus基因具有不同的组织表达特异性。

关键词：棉花纤维棉花基因表达模式蔗糖合成酶