VIGS技术鉴定木薯糖转运蛋白Mesweet18的功能研究

糖转运蛋白（sugar will eventually be exported transporter,SWEET）在植物运输糖类、生殖和发育、逆境性、与病原体互作等方面发挥着重要作用。选择木薯糖转运蛋白Mesweet18基因沉默的靶基因区域,通过病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术注射木薯SC9的盆栽苗叶片。qRT-PCR结果表明,Mesweet18在沉默植株中的表达量显著下调,分别是对照的46.80%、30.23%、21.12%。叶片叶绿素和可溶性糖含量检测结果表明,与对照相比,叶绿素a、b和总含量均出现不同程度的下降,蔗糖和果糖含量显著增加,而葡萄糖含量出现轻微下降。研究Mesweet18在木薯中的分子功能,为深入研究糖转运蛋白SWEET在木薯中的分子机制奠定了基础。     

木薯亲本正反交亲和力与授粉柱头的蛋白质组学分析

为研究木薯不同亲本杂交亲和力的差异,分别以华南5号、华南6号、华南7号为亲本进行正反交,统计不同组合间稔实率的差异。同时对受精柱头蛋白质进行分析,研究柱头对杂交亲和力影响的蛋白质调控水平。结果表明:SC5(♀)×SC7(♂)平均稔实率最高为26.22%,SC7(♀)×SC5(♂)平均稔实率最低为11.13%。通过双向电泳和质谱法分析母本SC5和SC7授粉柱头的蛋白质变化,得到27个差异蛋白质点,其中19个蛋白质出现上调表达,这些差异表达蛋白质分别参与碳代谢及能量代谢、分子伴侣和氨基酸代谢;而8个蛋白质下调表达,它们分别参与蛋白质合成及氢氰酸代谢;表明这些代谢途径对木薯亲和力高低有一定的影响。     

木薯叶片显微结构及叶绿素荧光参数比较

选择野生橡胶木薯(Manihot glaziovii)、野生近缘种W14(M.esculenta ssp.flabellifolia)和栽培种华南205(M.esculenta cv.SC No.205)为材料,对其叶片解剖结构及叶绿素荧光参数进行比较,了解其结构与光合效率上的差异。采用石蜡切片对木薯功能叶片的显微结构进行观察,95%乙醇直接提取法提取叶绿素,采用叶绿素荧光仪PAM-2500测定叶片光系统II(PS II)叶绿素荧光动力学参数。结果显示,橡胶木薯和SC205叶片拥有"独特"的绿色维管束鞘细胞结构,但没有C4植物典型的"花环结构";W14叶片海绵组织叶肉细胞围绕维管束鞘细胞排列,但发达程度略低,整体形状略似"花环结构",但没有典型C4植物的"花环结构"明显。W14叶绿素a及总叶绿素含量均显著低于橡胶木薯和SC205。橡胶木薯、W14和SC205叶片叶绿素荧光参数ΦPS II从大到小依次为SC205、橡胶木薯和W14,但W14叶片Fv/Fm值较橡胶木薯和SC205更高,推测W14有较大的潜在光合能力。橡胶木薯和SC205均属于C3植物,W14是一种介于C3和C4之间的木薯种质。光系统II中光合效率ΦPS II从大到小依次为SC205、橡胶木薯和W14。     

木薯品种(系)类胡萝卜素代谢相关基因和蛋白表达水平分析

以白心木薯华南6068、华南9号、紫叶黄心木薯BGM019和粉红木薯Mirasol为材料,探究木薯块根膨大期和成熟期与类胡萝卜素代谢通路相关的14个基因和4种蛋白质表达水平变化。用HPLC检测块根β-胡萝卜素含量的变化,分别用qRT-PCR和Western blot方法对类胡萝卜素代谢通路相关基因和蛋白酶的表达水平进行分析。以华南6068为对照,研究结果表明:华南9号和紫叶黄心木薯BGM019成熟期中的类胡萝卜素合成途径关键基因PSY2、LCYB基因显著高于膨大期,而降解相关的关键基因CCD1、NCED3在成熟期的表达量显著低于膨大期(P0.05)。粉红木薯Mirasol成熟期中PSY2、LCYB的显著下调与CCD1、NCED3的显著上调(P0.05)是造成β-胡萝卜素含量差异的原因之一。通过分析不同木薯品种(系)在膨大期和成熟期块根类胡萝卜素代谢途径相关基因的表达水平,有助于解析β-胡萝卜素积累的分子机理。此外,Western blot结果显示抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶和HSP70虽然和块根类胡萝卜素代谢途径没有直接关联,但它们在木薯膨大期和成熟期块根表达水平有显著差异(P0.05)。