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地黄不同器官运输型糖含量的变化

中国中药杂志 2018年第8期43卷 1563-1570页

作者：王东辉廖娜孙鹏吉雪琪李先恩秦民坚北京中医药大学中药学院北京100102 中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所北京100193

棉子糖系列寡糖是许多植物的运输和贮藏糖,地黄为玄参科地黄属植物,为常用中药材之一,药用部位为块根。地黄块根中含有水苏糖、棉子糖等寡糖,但对生长发育过程中其他器官中的非结构性糖含量的变化研究甚少。该研究以地黄叶、茎、根为材... 详细信息

棉子糖系列寡糖是许多植物的运输和贮藏糖,地黄为玄参科地黄属植物,为常用中药材之一,药用部位为块根。地黄块根中含有水苏糖、棉子糖等寡糖,但对生长发育过程中其他器官中的非结构性糖含量的变化研究甚少。该研究以地黄叶、茎、根为材料,分析地黄不同器官中蔗糖、棉子糖及水苏糖等运输型糖含量的日变化及生长发育过程中变化。结果表明自苗期开始地黄叶片中蔗糖含量逐渐上升,而生长前期水苏糖含量变化不大,至生长后期水苏糖迅速升高,整个生长期棉子糖含量逐渐下降;地黄幼叶蔗糖合成能力强于成熟叶,而成熟叶棉子糖及水苏糖的合成能力高于幼叶;茎中蔗糖、水苏糖含量逐渐提高,而棉子糖含量变化不大;自快速生长期开始根中棉子糖、水苏糖含量大幅度提高,而蔗糖含量变化不大。地黄叶片中蔗糖含量昼夜变化不大,而棉子糖、水苏糖含量日变化非常明显,且白天棉子糖、水苏糖含量明显高于夜晚。地黄茎、根中棉子糖含量日变化不大,而根、茎、叶中水苏糖日变化非常明显,特别是在茎、叶中。综上所述叶片是棉子糖的主要合成器官,叶、茎和根都是水苏糖的合成器官。蔗糖、棉子糖及水苏糖是地黄体内碳水化合物的主要运输形式。

关键词：地黄棉子糖系列寡糖器官日变化

复苏植物旋蒴苣苔棉子糖合酶基因的克隆和表达

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植物学报 2012年第1期47卷 44-54页

作者：王智刘永秀魏建华邓馨北京市农林科学院农业生物技术研究中心北京100097 中国科学院植物研究所北京植物园北京100093 中国科学院植物研究所植物分子生理学重点实验室北京100093

复苏植物是研究植物耐脱水机制的特殊模式植物和宝贵的耐旱基因资源植物。以复苏植物旋蒴苣苔(Boea hy-grometrica)为材料研究其在脱水和复水过程中棉子糖系列寡糖含量的变化,并克隆了旋蒴苣苔棉子糖合酶基因BhRFS。荧光定量PCR检测表明... 详细信息

复苏植物是研究植物耐脱水机制的特殊模式植物和宝贵的耐旱基因资源植物。以复苏植物旋蒴苣苔(Boea hy-grometrica)为材料研究其在脱水和复水过程中棉子糖系列寡糖含量的变化,并克隆了旋蒴苣苔棉子糖合酶基因BhRFS。荧光定量PCR检测表明,BhRFS受干旱、低温(4°C)、高盐(200mmol·L–1NaCl)和ABA(100μmol·L–1)诱导表达上调,而高温(37°C)抑制其表达,H2O2(200μmol·L–1)处理对其没有影响。研究结果表明,BhRFS可能参与了多种非生物逆境胁迫抗性反应,并受到ABA依赖的信号通路调控。

关键词：旋蒴苣苔棉子糖系列寡糖棉子糖合酶复苏植物

玉米种子萌发初期碱性α-半乳糖苷酶活性与种子脱水耐性的关系

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西北农业学报 2013年第9期22卷 48-54页

作者：张丁方关涛严俊韩庆辉西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100

选取抗旱性不同的4个玉米自交系为试验材料,探究种子吸胀萌发过程中碱性α-半乳糖苷酶(AGA)活性与种子脱水耐性的潜在关系。结果表明,在不同吸胀时间抗旱品种吉853、E28与H21的AGA活性均高于干旱敏感品种B73。4个自交系的AGA活性在整个... 详细信息

选取抗旱性不同的4个玉米自交系为试验材料,探究种子吸胀萌发过程中碱性α-半乳糖苷酶(AGA)活性与种子脱水耐性的潜在关系。结果表明,在不同吸胀时间抗旱品种吉853、E28与H21的AGA活性均高于干旱敏感品种B73。4个自交系的AGA活性在整个吸胀过程全都呈现高低起伏趋势,且在吸胀24h时均达到峰值。在吸胀不同时间后进行脱水处理(24h),再复水后,3个抗旱品种的种子活力、胚根与胚芽长都显著高于B73,且随脱水前吸胀时间的增加,种子活力、胚根与胚芽长均呈现逐渐降低的趋势。超氧阴离子含量在吸胀24h(并脱水处理)后达到峰值,同时种子活力降低至最低水平。相关分析表明,在种子萌发初期,抗旱玉米自交系吉853和E28的AGA活性与脱水耐性(种子活力、胚芽与胚根长)呈显著负相关(P<0.01)。

关键词：玉米种子萌发棉子糖系列寡糖碱性α 半乳糖苷酶脱水耐性

油菜(Brassica napus L.)种子脱水耐性获得过程中肌醇半乳糖苷合成酶活性与可溶性糖含量的变化

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植物生理学报 2011年第12期47卷 1173-1180页

作者：李煦汪晓峰北京林业大学林木育种国家工程实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083

在这个研究中测量不同发育时期的油菜种子中可溶性糖含量与肌醇半乳糖苷合成酶(galactinol synthase,GOLS)活性,将二者的变化趋势与种子脱水耐性获得的过程相比较并对结果进行相关性分析。结果显示油菜种子脱水耐性获得过程中,葡萄糖和... 详细信息

在这个研究中测量不同发育时期的油菜种子中可溶性糖含量与肌醇半乳糖苷合成酶(galactinol synthase,GOLS)活性,将二者的变化趋势与种子脱水耐性获得的过程相比较并对结果进行相关性分析。结果显示油菜种子脱水耐性获得过程中,葡萄糖和果糖含量均随着发育期的延长而下降,蔗糖则保持较高水平;肌醇含量下降而肌醇半乳糖苷含量上升;棉子糖系列寡糖(raffinose familyolig osaccharides,RFO)含量随着种子发育而上升,特别是水苏糖,在成熟种子中可以达到相当高的浓度。油菜种子发育中期,细胞内GOLS活性开始上升,至贮藏物积累完成时达到最大。GOLS活性变化与种子肌醇半乳糖苷积累速度、RFO含量及种子的脱水耐性呈一定的正相关关系。我们认为GOLS促使RFO积累,从而对种子脱水耐性的获得产生重要影响。

关键词：脱水耐性棉子糖系列寡糖肌醇半乳糖苷合成酶甘蓝型油菜

油菜GolS基因的克隆、表达分析及种子脱水耐性的研究

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油菜GolS基因的克隆、表达分析及种子脱水耐性的研究

作者：卓加金北京林业大学

学位级别：硕士

正常性种子发育后期都会经历一个成熟脱水时期,在此过程中,种子获得了脱水耐性。然而,种子脱水耐性获得的具体机制目前尚不清楚。本研究选用耐脱水的油料植物——甘蓝型油菜(德油5号)种子为试材,研究种子脱水耐性的获得机制。通过脱水... 详细信息

正常性种子发育后期都会经历一个成熟脱水时期,在此过程中,种子获得了脱水耐性。然而,种子脱水耐性获得的具体机制目前尚不清楚。本研究选用耐脱水的油料植物——甘蓝型油菜(德油5号)种子为试材,研究种子脱水耐性的获得机制。通过脱水耐性实验测定得到了油菜种子脱水耐性获得的时间进程:18～20DAF时开始获得,35DAF时完全获得。应用高效液相色谱技术(HPLC)对种子中可溶性糖组分及含量进行分析,结果表明,脱水耐性获得过程中,油菜种子中还原性糖(如葡萄糖、果糖)含量大幅下降,而非还原性的蔗糖及棉子糖系列寡糖(除毛蕊花糖外),含量均呈上升趋势。棉子糖系列寡糖的累积有利于防止脱水状态下由于蔗糖结晶而对细胞膜造成的伤害,从而保护种子免受脱水胁迫的伤害。棉子糖系列寡糖与蔗糖含量的比值逐渐提高,推测可将其作为评价脱水耐性的一个指标。采用RACE技术从油菜种子中成功克隆出一个肌醇半乳糖苷合成酶基因(BnGolS-1)的全长序列,并通过半定量RT-PCR技术对其表达量进行了分析,BnGolS-1基因在油菜种子发育初期并未表达,直到24DAF时才逐渐开始表达,其表达时间稍微晚于种子脱水耐性开始获得的时间,表明BnGolS-1基因的表达可能受脱水信号的诱导,且基因表达对脱水信号的响应可能需要一定的时间。

关键词：油菜种子脱水耐性肌醇半乳糖苷合成酶基因表达分析棉子糖系列寡糖

BnHSFA4a对种子脱水耐性的影响及其作用机理的研究

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BnHSFA4a对种子脱水耐性的影响及其作用机理的研究

作者：刘晓霞北京林业大学

学位级别：硕士

种子脱水耐性的获得及丧失与多种因素有关,热激转录因子(Heat shock factor)作为植物抵御逆境胁迫的重要调控因子,在种子脱水胁迫响应中扮演着重要的角色。本研究以处于不同萌发阶段的油菜种子作为研究对象,通过人工脱水处理(LiCl饱和... 详细信息

种子脱水耐性的获得及丧失与多种因素有关,热激转录因子(Heat shock factor)作为植物抵御逆境胁迫的重要调控因子,在种子脱水胁迫响应中扮演着重要的角色。本研究以处于不同萌发阶段的油菜种子作为研究对象,通过人工脱水处理(LiCl饱和盐溶液脱水),研究处于萌发阶段的油菜种子对脱水胁迫的响应变化。结果表明,随着油菜种子胚根长度的增加,其对脱水胁迫的敏感性逐渐增加,胚根长度为lmm的种子具有较强的脱水耐性,当胚根长度为2.5 mm时,种子的脱水耐性已经严重丧失。通过qRT-PCR、Western-blotting和HPLC方法检测,经过脱水处理后,热激转录因子BnHSFA4a的表达量逐渐上升,在胚根长为lmm时达到顶峰,之后逐渐下降。且在胚轴中的表达量要高于子叶中的表达量。各种抗氧化物酶的含量变化以及棉子糖系列寡糖(Raffinose family oligosaccharides, RFO)含量与BnHSFA4a表达量变化成正相关。拟南芥叶片原生质体中瞬时表达GFP-BnHSFA4a融合基因,结果表明在正常条件下HSFA4a蛋白定位于细胞核。通过对拟南芥野生型和Athsfa4a基因突变体种子进行对比分析,结果显示突变体种子的RFO含量、抗氧化能力和脱水耐性要弱于野生型种子,初步证实HSFA4a基因对种子脱水耐性的获得具有调控作用。构建pCAMBIA1301-BnHSFA4a过表达载体,以油菜实生苗下胚轴为外植体建立遗传转化体系,将BnHSFA4a转入油菜中过表达,获得T1代油菜转基因植株并进行Southern blotting验证,为后期基因功能的分析及验证奠定了基础。

关键词：甘蓝型油菜脱水耐性热激转录因子棉子糖系列寡糖抗氧化酶

油菜BnGOLS1基因功能鉴定及酶学性质的研究

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油菜BnGOLS1基因功能鉴定及酶学性质的研究

作者：景寅北京林业大学

学位级别：硕士

正常性种子在成熟发育阶段会经历一个脱水过程,为减轻脱水所造成的组织损伤,种子在这一时期形成了脱水耐性。种子脱水耐性的形成与种子内棉子糖系列寡糖(raffinose family oligosaccharides, RFO)的积累呈正相关。肌醇半乳糖苷合成酶(ga... 详细信息

正常性种子在成熟发育阶段会经历一个脱水过程,为减轻脱水所造成的组织损伤,种子在这一时期形成了脱水耐性。种子脱水耐性的形成与种子内棉子糖系列寡糖(raffinose family oligosaccharides, RFO)的积累呈正相关。肌醇半乳糖苷合成酶(galactinol synthase, GOLS)则是RFO合成过程中的关键酶,但具体的调控机制尚未得到阐明。本研究通过脱水耐性实验测定了拟南芥(Col)的种子脱水耐性获得的时间,同时对种子进行人工脱水的方法进行了改进,使之达到了测定要求。对甘蓝型油菜BnGOLSl基因进行的原核表达结果表明,IPTG诱导后的表达产物具有肌醇半乳糖苷合成酶活性,经镍柱纯化后测定其酶学性质,发现BnGOLS1的最适温度为39℃,最适pH为8.0,且在较宽的范围内(35～55℃)有较高的酶活性,对肌醇和UDP-Gal的Km值分别为4.98mM和0.401mM,可被Mn2+激活,且最适浓度为8mM。分别以甘蓝型油菜(Brassica napus. L)和拟南芥(Arabidopsis thaliana. L)为材料,利用前期构建的BnGOLS1基因的过表达、带有种子内特异启动子的GS载体及连有GUS报告基因的启动子分析载体,经农杆菌介导转化及抗性筛选后,对所获得的阳性株进行PCR检测和southern杂交鉴定,并对所获得的转基因植株进行生理生化及表型研究。实验结果显示与野生型拟南芥相比,过表达BnGOLS1基因的拟南芥中GOLS酶活确有明显增加,经液相色谱检测发现RFO含量也有提高,并能耐受一定的高温处理和干旱胁迫,但对外界的高盐胁迫其抗性不明显,表明BnGOLS1基因在一定程度上可提高植物耐受高温和干旱胁迫的能力。

关键词：脱水耐性棉子糖系列寡糖肌醇半乳糖苷合成酶转基因拟南芥

热激转录因子HSF调控油菜种子耐脱水性获得的机理研究

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热激转录因子HSF调控油菜种子耐脱水性获得的机理研究