番茄蔗糖代谢关键基因的分子生物学研究

蔗糖代谢相关的酶类主要有转化酶、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶。该文着重对番茄中这些酶的编码基因表达与转基因方面的近期研究进行分析评述。     

网纹甜瓜发育果实糖分积累与蔗糖代谢参与酶的关系

随着网纹甜瓜果实的发育,果实中葡萄糖和果糖的含量增加,蔗糖的快速积累发生在果实发育的中后期,高蔗糖积累型果实中蔗糖积累速率明显快于低蔗糖积累型.蔗糖磷酸合成酶活性在果实发育的前期短暂下降, 而后稳步上升,在果实发育的中后期高蔗糖积累型果实中该酶的活性显著高于低蔗糖积累型果实;随着果实发育,蔗糖合成酶的分解活性降低而合成活性升高.酸性和中性转化酶在未成熟果实中活性较高,而在成熟果实中很低; 高蔗糖积累型果实中酸性转化酶活性显著低于同期低蔗糖积累型果实.合成蔗糖的酶活性小于分解蔗糖的酶活性时蔗糖几乎没有积累.根据这些结果推测,转化酶活性的下降、蔗糖磷酸合成酶活性的增加以及蔗糖合成酶分解活性的下降和合成活性的增加,是引起果实蔗糖积累的主要内在因子.     

‘台农1号’芒果果实发育过程中的糖分积累与相关酶活性研究

以‘台农1号’芒果为材料,测定了果实生长发育过程中淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及淀粉酶、蔗糖代谢相关酶———酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖组分与酶活性的关系进行了分析.结果显示,(1)台农1号芒果果实属于单S型生长曲线,发育前期主要积累淀粉、葡萄糖和果糖,果实成熟软化时,淀粉酶活性降至最低,淀粉水解,蔗糖快速积累.(2)酸性转化酶活性在果实整个发育过程中维持最高,完熟时略有降低;蔗糖磷酸合成酶在果实发育前期略有降低,完熟时升至最高;蔗糖合成酶和中性转化酶活性在整个发育期一直很低且较稳定.(3)淀粉含量与淀粉酶活性呈显著正相关,与SPS活性呈极显著负相关,蔗糖、葡萄糖含量均与SPS、SS呈显著、极显著的正相关;果糖含量与SS呈极显著的正相关.研究表明,芒果成熟时淀粉分解、酸性转化酶活性的降低,且蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的增加是引起果实蔗糖积累的主要因子.     

高等植物中蔗糖降解酶及其基因表达与调控

大多数植物的库器官都是以蔗糖的形式接受碳源和能源,蔗糖进入库代谢需要转化酶和蔗糖合成酶降解成为葡萄糖和果糖,而糖又调节植物代谢过程中许多酶的基因表达,因此蔗糖降解酶是植物生长发育中起关键作用的酶．综述了近年来蔗糖合成酶和转化酶的作用及它们基因表达和调节的研究进展．     

龙柚果肉糖积累与蔗糖代谢相关酶活性的研究

本文探讨龙柚果实发育过程中果肉糖积累与蔗糖代谢相关酶活性的变化。结果表明,在龙柚果实发育过程中,3种可溶性糖含量同步上升,在果实膨大期和成熟期,以蔗糖积累为主。在龙柚糖积累过程中,蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性较高;而蔗糖中性转化酶（NI）活性则随着蔗糖的积累而降低。     

菊芋蔗糖代谢相关产物与关键酶基因对高温的响应

蔗糖是一类重要的碳水化合物,其代谢与植物生长发育及抵抗胁迫等有密切的关系。蔗糖合成酶(SUS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)与蔗糖转化酶(INV)是参与蔗糖代谢的三类关键酶。本研究依据转录组测序数据,从能源植物菊芋中鉴定了2个SUS、2个SPS和7个INV基因(GenBank No:MK386943-53)。生物信息学分析表明,菊芋SUS、SPS和INV的氨基酸序列与其他物种具有较高的相似性,均属于亲水性蛋白。在25、30°C处理10、15、20 d的菊芋幼苗叶片中,这三种基因家族成员呈现不同的表达模式;除可溶性总糖含量减少外,果糖、蔗糖、蔗果三糖等含量没有发生明显变化。表明高温下幼苗蔗糖代谢关键酶基因发生了响应,蔗糖代谢处于平衡状态,显示了菊芋对高温的良好耐受性。     

橄榄果实发育成熟过程中糖积累与相关酶活性的关系

以可溶性总糖含量差异明显的2个橄榄品种为试验材料,测定果实发育成熟过程中蔗糖、葡萄糖、果糖、可溶性总糖含量及蔗糖代谢相关酶活性的动态变化,并对果实糖积累与酶活性进行相关性分析,以明确不同橄榄品种果实糖积累差异的生理基础,为进一步在代谢与分子水平探讨橄榄果实糖积累机制提供依据。结果表明:(1)蔗糖快速积累期是橄榄品种间果实蔗糖积累差异的关键时期,并影响成熟时果实可溶性总糖含量的高低,其中‘马坑22’蔗糖快速积累期较长,增长幅度较大,成熟时可溶性糖含量高;成熟时‘马坑22’、‘檀头23’果实内己糖与蔗糖比分别为0.668、0.904。(2)在蔗糖快速积累期内,‘马坑22’酸性转化酶(AI)活性低于‘檀头23’,为其蔗糖积累创造条件,而中性转化酶活性高于后者则有利于其增加果实库强;两品种蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性变化差异不大,说明SPS不是蔗糖积累的关键酶;‘马坑22’蔗糖合成酶(SuSy)合成方向活性在花后144~186d增幅显著高于‘檀头23’,说明SuSy为果实蔗糖积累的关键酶。(3)‘马坑22’蔗糖快速积累主要依靠SuSy合成方向活性变化促进蔗糖合成,‘檀头23’蔗糖快速积累主要依靠SuSy分解方向活性变化促进蔗糖直接进入果实。     

甜高粱茎秆不同节间糖分累积与相关酶活性的变化

为了进一步了解甜高粱茎秆糖分代谢的规律,利用高效液相色谱等方法测定了考利、拉马达和MN-2747等3个甜高粱品种成熟期6个节间果糖、葡萄糖和蔗糖含量以及中性转化酶(NI)、可溶性酸性转化酶(SAI)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)的酶活性,并对其变化规律和相关性进行了分析。结果表明:不同品种间,果糖、葡萄糖和蔗糖含量变化范围较大,分别为2.32～4.34mg/g、2.30～4.14mg/g和35.92～95.92mg/g。随着节间的变化,3个品种果糖和葡萄糖均呈现"U"型变化趋势,而蔗糖无明显的变化规律,只是略有增高的趋势。3个品种成熟期茎秆中NI、SAI、SPS和SS酶活性普遍较低,随着节间的提高均呈现降低的趋势。节间蔗糖含量与SAI酶活性呈显著负相关(R=-0.71,P0.01),与NI、SPS和SS酶活性无明显相关性。SAI可能为甜高粱茎秆糖分代谢的关键调控酶。     

枇杷果实发育过程中糖积累及相关酶活性变化研究

以'青种'、'霸红'和'鸡蛋白'3个枇杷品种为材料,测定不同果实发育时期果实中蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖代谢相关酶即酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性,并对果实中糖积累与酶活性的关系进行了分析.结果表明:在果实膨大期(5月3日)之前,3种枇杷果实的蔗糖、葡萄糖和果糖积累缓慢,之后则迅速积累,存在着明显的转折点;果实成熟(5月23日)之后糖分积累速度趋于平稳.3种枇杷果实在发育过程中转化酶、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的活性变化与3种糖积累的动态变化趋势相一致.NI和AI活性在果实膨大期之前都较低且没有明显的变化,之后均快速上升;SS和SPS的活性在果实膨大期之前都很低且几乎无变化,随后'鸡蛋白'的活性迅速上升至果实成熟之后便缓慢上升,而'青种'和'霸红'随果实成熟度的增加而升高,但均低于'鸡蛋白'.可见,枇杷果实膨大期是糖分积累代谢活跃期,其糖积累受蔗糖代谢相关酶综合调控.     

水稻叶片蔗糖磷酸合成酶的一些特性

水稻叶片粗提液经硫酸铰分部沉淀、DE 52纤维素及 Sephadex G—200柱层析,得到较纯的蔗糖磷酸合成酶。该酶的最适 PH约7.0;UTP,UDP,ATP能明显地抑制其酶活;UTP是该酶UDPG的竞争性抑制剂,Mg~( )对它有促进作用;G6P则无影响。酶的两个底物F6P及UDPG的饱和动力学曲线分别为双曲线型和S型;K_m(F6P)=0.93 mmol/L;K_m(UDPG)=20.0 mmol/L;V_m(F6P)=83.3 nmol Suc mg~(-1)Protein min~(-1);V_m(UDPG)=333 nmol Suc mg~(-1)protein min~(-1);Hill(F6P)=1.0,Hill(UDPG)=1.4。水稻叶片蔗糖磷酸合成酶的活性受 ATP,UTP,UDP,UDPG等因素的调节。水稻叶片中蔗糖合成酶的总活力大于或等于蔗糖磷酸合成酶。