毛竹SWEET基因家族的全基因组鉴定与分析

糖外排转运蛋白(Sugars will eventually be exported transporters, SWEETs)在植物生理活动和发育过程中起重要作用。为探究SWEET基因家族在毛竹(Phyllostachys edulis)的生长发育过程中起的作用,基于毛竹基因组数据,通过生物信息学方法对SWEET基因家族成员进行鉴定,并对其编码的蛋白质理化性质、系统进化及共线性关系、基因结构、启动子元件及表达模式、蛋白互作网路分析、GO注释等进行细致分析。研究结果表明:该家族基因结构、基序和结构域相对保守,所有成员均含有MtN3_slv结构域。上游启动子序列中含有多个同非生物胁迫以及生长发育相关元件,结合转录组表达量分析显示,多个家族成员在毛竹不同组织器官均有表达。共线性分析揭示毛竹SWEET家族在演化过程中存在全基因组多倍化事件。蛋白互作网路分析挖掘出2个重要核心家族成员,GO注释分析进一步证实毛竹SWEET主要负责体内糖类物质的转运。以上结果为毛竹SWEET基因功能鉴定提供了重要参考,对于毛竹快速生长分子机制研究打下了基础。     

蜡梅‘美人醉’花色变化过程中生理生化特性研究

该研究以成年乔种蜡梅‘美人醉’[Chimonanthus praecox(L.)Link‘Meirenzui’]5个时期(蕾期、萌动期、初花期、盛花期和末花期)的花瓣内被片为材料,考察开花过程中花瓣色度值、花色素含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量及其超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化,并探讨各指标之间的相关性,以揭示蜡梅花色变化过程中生理生化指标的变化特征。结果显示:(1)‘美人醉’花瓣的色度值从蕾期到末花期,花瓣红度a^(*)值急剧减小,亮度L^(*)值、黄度b^(*)值和彩度C^(*)值、色相角h°值逐渐增大。(2)在‘美人醉’开花过程中,花瓣类黄酮、花色苷、叶绿素含量逐渐减少,类胡萝卜素含量先增加后减少。(3)‘美人醉’花瓣可溶性蛋白含量在萌动期和盛花期显著下降,而可溶性糖含量在初花期降到最低值。(4)‘美人醉’花瓣PAL活性随着开花进程呈先下降后上升的趋势,而SOD活性先显著上升,后保持平稳。(5)‘美人醉’花瓣色度值与其类黄酮、叶绿素、花色苷、可溶性蛋白含量以及PAL活性均具有显著相关关系。研究表明,蜡梅‘美人醉’花色变化是花色苷、类黄酮、叶绿素共同作用的结果,但花色苷含量的变化起着最直接的作用;花瓣可溶性蛋白、SOD、PAL通过一定的生理代谢途径对花色变化起着间接的影响。     

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。     

Nature导读

<正>解析花蜜的进化之谜植物生产和分泌花蜜的过程仍然未知。研究人员对三种不同的开花植物(拟南芥、芜菁和野生烟草)的研究发现,糖转运蛋白SWEET9在三种植物中负责介导花蜜分泌的过程,将糖转运到蜜腺的细胞外区域,是花蜜合成和分泌中的关键元件。SWEET9还可能对于开花植物的进化至关重要,出现在开花植物进化的早期。     

枸杞SWEET基因家族的鉴定与糖含量关系分析

【目的】糖外排转运蛋白（sugars will eventually be exported transporters, SWEETs）在植物生长发育过程中发挥重要作用,为解析SWEETs基因在枸杞（Lycium barbarum L.）果实发育过程中对糖积累作用,进一步为揭示SWEET基因在枸杞果实发育过程中作用提供参考。【方法】研究基于枸杞基因组数据,采用生物信息学方法对枸杞SWEET基因（LbaSWEET）进行全基因组鉴定,并利用已发表的转录数据分析了LbaSWEETs在果实发育时期的基因表达情况。【结果】结果表明,枸杞SWEET基因家族共有37个成员,随机分布于10条染色体上,分别编码152~621个氨基酸,蛋白质分子量为16.87~69.97 kD,等电点为4.96~9.86。亚细胞定位预测位于叶绿体或质膜,大多数含有7个跨膜螺旋。系统进化分析发现,37个LbaSWEET蛋白可分为4个亚群,每个亚群的基因结构和保守基序组成相似。启动子元件分析发现,LbaSWEET基因启动子富含大量激素响应、逆境胁迫和生长发育响应元件。转录组数据和qRT-PCR分析表明,LbaSWEET9和LbaSWEET29基因表达量随着果实成熟呈现显著增加。相关性分析结果表明,LbaSWEET9和LbaSWEET29基因表达量与果糖含量呈显著正相关。【结论】研究推测LbaSWEET9和LbaSWEET29基因是果糖积累的关键基因。     

玉米种子中4种可溶性糖含量UPLC-ELSD测定方法的优化及其应用

对比了HPLC-RID法和UPLC-ELSD法对果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖4种可溶性糖的检测。结果表明:UPLC-ELSD法的分离效果、重复性、灵敏度等比HPLC-RID法好,确定了UPLC-ELSD法测定4种糖含量的技术参数,即流动相为0.2%(w/v)三乙胺溶于75%(v/v)乙腈,流速为0.2 m L/min,柱温为35℃,上样量为2μL,在6 min内可以灵敏、快速地检测出果糖等4种可溶性糖。利用UPLC-ELSD法测定玉米种子吸胀过程中蔗糖、麦芽糖、葡萄糖和果糖4种可溶性糖的含量,结果表明:胚乳在吸胀之前,仅检出蔗糖、葡萄糖和果糖,其中蔗糖含量最高,随着种子吸胀,蔗糖含量先下降后上升,而葡萄糖和果糖逐渐增加,吸胀48 h时检出麦芽糖。胚在吸胀之前,4种可溶性糖均可以检测到,且含量均显著高于胚乳,在吸胀过程中4种糖的变化规律与胚乳相似。因此,在玉米种子吸胀过程中,可能先动员蔗糖分解成葡萄糖和果糖,再动员贮藏物质合成蔗糖、麦芽糖、葡萄糖和果糖,为种子萌发生长提供能量和中间物质。     

干旱胁迫下表观遗传机制对转C4型PEPC基因水稻种子萌发的影响

为探究干旱胁迫下表观遗传机制对高表达玉米(Zea mays) C₄型PEPC转基因水稻(Oryza sativa)种子萌发的影响, 以转C₄型PEPC水稻(PC)和野生型水稻Kitaake (WT)为试材, 采用10% (m/v)聚乙二醇6000 (PEG6000)模拟干旱条件, 通过单独和联合施用PEG6000、DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5azaC)和可变剪接抑制剂大环内酯类(PB)进行种子发芽实验, 测定种子活力、萌发过程中可溶性糖和可溶性蛋白含量、α-淀粉酶活性以及PEPC、糖信号相关基因和部分剪接因子基因的表达。结果表明, 0.25 µmol·L^-1PB处理对2种供试水稻在干旱条件下种子萌发均表现出显著抑制作用, 使干旱条件下种子萌发过程中可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及可溶性蛋白含量均有所下降, PB也抑制糖信号-蔗糖非发酵1 (SNF1)相关蛋白激酶(SnRKs)家族和剪接因子丝氨酸/精氨酸富集蛋白家族(SR proteins)相关基因的表达以及α-淀粉酶的活性, 但对PC的抑制作用小于WT。5 µmol·L^-15azaC处理对干旱条件下种子萌发的效果与可变剪接抑制剂相反。5 µmol·L ^-1 5azaC联合PEG6000干旱处理部分减缓了干旱对水稻种子发芽率的抑制作用, 使供试材料发芽率升高, 表明DNA甲基化和可变剪接机制参与了水稻芽期干旱耐性, 其中对PC的作用更大。     

Effects of Epigenetic Mechanisms on C4 Phosphoenolpyruvate Carboxylase Transgenic Rice (Oryza sativa) Seed Germination Under Drought Stress

为探究干旱胁迫下表观遗传机制对高表达玉米(Zea mays) C₄型PEPC转基因水稻(Oryza sativa)种子萌发的影响, 以转C₄型PEPC水稻(PC)和野生型水稻Kitaake (WT)为试材, 采用10% (m/v)聚乙二醇6000 (PEG6000)模拟干旱条件, 通过单独和联合施用PEG6000、DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷(5azaC)和可变剪接抑制剂大环内酯类(PB)进行种子发芽实验, 测定种子活力、萌发过程中可溶性糖和可溶性蛋白含量、α-淀粉酶活性以及PEPC、糖信号相关基因和部分剪接因子基因的表达。结果表明, 0.25 μmol·L^-1PB处理对2种供试水稻在干旱条件下种子萌发均表现出显著抑制作用, 使干旱条件下种子萌发过程中可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖和果糖含量以及可溶性蛋白含量均有所下降, PB也抑制糖信号-蔗糖非发酵1 (SNF1)相关蛋白激酶(SnRKs)家族和剪接因子丝氨酸/精氨酸富集蛋白家族(SR proteins)相关基因的表达以及α-淀粉酶的活性, 但对PC的抑制作用小于WT。5 μmol·L^-15azaC处理对干旱条件下种子萌发的效果与可变剪接抑制剂相反。5 μmol·L ^-1 5azaC联合PEG6000干旱处理部分减缓了干旱对水稻种子发芽率的抑制作用, 使供试材料发芽率升高, 表明DNA甲基化和可变剪接机制参与了水稻芽期干旱耐性, 其中对PC的作用更大。     

木薯SWEETs基因家族生物信息学及表达特性研究

SWEET (sugars will eventually be exported transporters)是植物中新发现的一类编码糖转运蛋白的基因,它在植物生长发育及糖代谢过程中发挥重要作用。该基因家族在木薯(Manihot esculenta)中尚未有详细的报道。本研究从Phytozome数据库获得了28个木薯SWEET候选基因并对其进行生物信息学分析,在华南124的木薯苗中通过荧光定量实验检测SWEET基因在旱胁迫下的表达水平。结果发现木薯SWEET基因被分为4簇,主要分布在第6条和第14条染色体上,编码234 aa与302 aa之间的氨基酸序列;木薯SWEET基因家族的表达在旱胁迫条件下发生了变化,其中明显上调的基因有9个,包括MeSWEET1b、MeSWEET2a、MeSWEET6、MeSWEET9a、MeSWEET9b、MeSWEET12、MeSWEET15a、MeSWEET15b和MeSWEET16c;而表达量明显下调的基因也有9个,为MeSWEET2b、MeSWEET3b、MeSWEET4、MeSWEET7、MeSWEET11、MeSWEET16a、MeSWEET16b、MeSWEET17a和MeSWEET17c。这些结果为进一步阐明SWEET基因家族在木薯中的功能提供理论依据。     

桂花开花进程中花瓣色素、可溶性糖和蛋白质含量的变化

以软叶丹桂(O smanthus fragrans‘Ruanye Dangu i’)、柳叶银桂(O.fragrans‘Liuye Y ingu i’)和四季桂(O.fra-grans‘Sijigu i’)3个桂花品种为试材,研究了桂花不同品种开花和衰老过程中的花瓣色素、可溶性糖和蛋白质等的变化。结果表明:(1)从初花期到盛花期再到衰老期,类胡萝卜素和花青素的含量先升高再下降,与花瓣颜色深浅变化一致,表明不同时期花色的变化主要由色素的含量变化所引起。(2)3个桂花品种花瓣的含水量、可溶性糖和可溶性蛋白质的含量均呈下降趋势,而花期较长的软叶丹桂比柳叶银桂和四季桂降幅要低,而柳叶银桂和四季桂之间差异不显著。