黄独微型块茎低温离体保存的GC/MS代谢组学分析

GC/MS检测方法采用初步探明黄独低温离体保存微型块茎的差异代谢物。与黄独微型块茎25℃离体保存相比较,黄独微型块茎4℃离体保存的差异性代谢物有丙氨酸（Alanine）、儿茶素（Catechin）、N,N-双（2-羟乙基）甲胺（N,N-Di-（2-Hydroxyethyl）-methanamine）、水杨酸（Salicylic acid）、柠檬酸（Citric acid）和山梨糖（Sorbose）等。在黄独微型块茎4℃离体保存中,丙氨酸（Alanine）参与氰基氨基酸代谢;儿茶素（Catechin）参与次生代谢产物生物合成、黄酮类化合物的生物合成和苯丙素的生物合成;水杨酸（Salicylic acid）参与多环芳烃降解、微生物在不同环境中的代谢、植物激素信号转导、次生代谢产物生物合成、二恶英降解、苯丙氨酸代谢、芳烃降解、植物激素生物合成、铁载体组非核糖体肽合成和苯丙素的生物合成等。柠檬酸（Citric acid）参与来自鸟氨酸、赖氨酸和烟酸的生物碱生物合成、组氨酸和嘌呤的生物碱生物合成、微生物在不同环境中的代谢、植物次生代谢产物的生物合成、2-氧代羧酸代谢、萜类和类固醇的生物合成、原核生物固碳途径、次生代谢产物生物合成、来自莽草酸途径的生物碱生物合成、来自萜类化合物和聚酮的生物碱生物合成、柠檬酸循环（TCA循环）、植物激素生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢、双组分系统、苯丙素的生物合成以及来自鸟氨酸,赖氨酸和烟酸的生物碱生物合成等。黄独低温离体保存微型块茎差异代谢物的初步发现为进一步了解其低温离体保存的分子机制奠定了基础,也为低温离体保存黄独微型块茎的破除休眠以及其后续萌发提供了理论依据。     

黄独微型块茎鲨烯合酶的基因克隆与序列分析

通过黄独微型块茎转录组数据库筛选到SQS基因的核心片段,利用RT-PCR技术获得SQS基因保守片段,采用RACE技术获得SQS基因的3′及5′末端序列,并采用生物信息学方法进行序列分析。结果表明,黄独微型块茎SQS基因编码序列长1548 bp,编码415 bp的氨基酸序列,理论分子量为46786.38 D,等电点(pI)为5.97。SQS蛋白为疏水性蛋白,无信号肽,含有SQS所必需的功能结构域,属于Isoprenoid_Biosym_C1 superfami?ly。黄独SQS蛋白与其他植物的SQS蛋白同源性较高,其中与盾叶薯蓣的SQS蛋白氨基酸相似性为96.4%。本试验结果从黄独微型块茎中首次获得SQS基因cDNA全长序列,该基因具有SQS同源基因的典型特征,为进一步研究黄独微型块茎SQS基因结构、基因表达和基因突变提供了基础,并为薯蓣属植物三萜合成通路关键酶SQS的正选择位点与功能的关联性分析提供了数据支持。     

不同海拔下烤烟碳氮代谢相关酶基因的表达差异分析

为探讨贵州乌蒙烟区不同海拔的烤烟特色形成的分子机理,本文利用实时荧光定量PCR技术对的烤烟碳氮代谢相关酶基因的表达进行检测。结果表明,液泡转化酶(VIN)基因在烤烟移栽后50 d的中海拔表达较强,移栽后60 d高海拔表达比较活跃,烤烟成熟期低海拔表达略强。蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因在烤烟旺长期高海拔表达较强,烤烟成熟期低海拔表达较强,中海拔表达较弱。在4个取样时期,海拔越高,蔗糖磷酸化酶(SPP)基因表达越强,高海拔地区烟叶的颗粒结合型淀粉合成酶(GBSSI)基因表达均最强。淀粉分支酶(SBE)基因在烤烟移栽后50、60和70 d高海拔下表达较强,在移栽后80 d低海拔下表达相对较强。从同一时期不同海拔的结果分析,烤烟硝酸还原酶(NR)基因表达强度随海拔降低而逐渐增强。谷氨酰胺合成酶(GS1-3和GS1-5)基因表达在4个取样时期表现为低海拔强于中、高海拔的。     

‘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.     

甘草叶片渗透调节物质及蔗糖代谢相关酶对干旱胁迫的响应特性

该研究以甘草幼苗为试材,采用盆栽自然干旱方法,设计对照(CK)、轻度(LS)、中度(MS)、重度(SS)干旱胁迫处理,测定分析甘草叶片的渗透调节物质及蔗糖代谢相关酶[蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶合成方向(Ss+)、蔗糖合成酶分解方向(Ss-)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(AI)、淀粉磷酸化酶(SP)]活性的变化,以探讨甘草的渗透调节特性以及糖分调节的酶学机制,揭示甘草对干旱胁迫的响应机理。结果显示:(1)随着干旱胁迫程度的加剧,甘草叶片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量呈逐渐增加的趋势,束缚水/自由水的比值呈先增加后降低的趋势。(2)随着干旱胁迫程度的加剧,甘草叶片蔗糖、葡萄糖、果糖含量均呈先升高后降低的趋势,但不同胁迫强度出现峰值的时间不同;其中在CK和LS干旱胁迫时蔗糖含量淀粉含量葡萄糖含量果糖含量,在MS和SS干旱胁迫时淀粉含量葡萄糖含量蔗糖含量果糖含量,表明随着干旱程度的增加,甘草叶片中蔗糖转化成了淀粉。(3)随着干旱胁迫程度的加重,甘草叶片的SPS活性呈先升高后降低的趋势,Ss活性和Inv(蔗糖转化酶)活性呈逐渐升高的趋势,SP活性呈逐渐降低的趋势;各胁迫处理的Ss+活性与CK差异不显著,而Ss-活性与CK差异显著,并且Ss-活性在各胁迫处理下远大于Ss+活性,表明甘草叶片Ss-活性在蔗糖代谢过程中占主导作用。(4)相关分析结果显示,在LS中,NI与蔗糖呈负相关关系,Ss-与淀粉呈显著正相关关系、与蔗糖呈负相关关系;在MS中,蔗糖和葡萄糖与SPS、Ss+、Ss-、NI和AI均呈正相关关系,与SP呈负相关关系;在SS中,SP和NI与蔗糖呈正相关关系,而与淀粉呈负相关关系;表明在轻度干旱处理下,Ss参加了蔗糖的分解,继而合成淀粉;在中度和重度干旱条件下,SP主要催化淀粉的分解来增加蔗糖含量以此平衡蔗糖代谢。     

甜瓜幼苗叶片内源一氧化氮和蔗糖代谢对低温胁迫的响应

以低温敏感型甜瓜品种‘XL-1’和耐低温型品种‘红优’为试材,采用6℃低温处理0、1、3、6、12、24h及3d、5d和7d,研究低温胁迫下甜瓜幼苗叶片中NO合成和蔗糖代谢的变化特征。结果表明:(1)低温胁迫能提高甜瓜幼苗叶片中硝酸还原酶(NR)活性,诱导促进NO生成,其中耐低温型甜瓜‘红优’中NO对低温的响应时间更早,变化幅度更大。(2)与对照相比,低温胁迫处理提高了2种甜瓜幼苗叶片中蔗糖、果糖和葡萄糖含量,增加了蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)、酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性,降低了淀粉含量。(3)低温胁迫处理使2种甜瓜叶片中渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸的含量上升。研究发现,低温胁迫通过增加甜瓜体内NO合成酶的活性刺激体内NO合成,通过促进蔗糖代谢相关酶的活性,提高蔗糖、果糖和葡萄糖的含量,从而响应低温胁迫,且低温胁迫诱导的糖分物质积累时间晚于NO的产生时间。     

去果河套蜜瓜源叶碳水化合物及其相关酶昼夜变化特征

以河套蜜瓜为试材,在果实迅速膨大期通过去果处理改变库源关系,研究源叶净光合速率,蔗糖、还原糖和淀粉含量及其代谢相关酶活性的昼夜变化规律。结果表明:(1)源叶的净光合速率为单峰曲线,无明显的"光合午休"现象,去果处理对其无影响。(2)源叶中蔗糖和还原糖含量的昼夜变化为单峰曲线,蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶合成方向活性的昼夜变化为双峰曲线,蔗糖合成酶分解方向、酸性转化酶和中性转化酶活性的昼夜变化无明显规律,改变库源关系对这些指标均无显著影响;蔗糖含量升高受蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶合成方向正调控,而蔗糖含量降低则受多种酶的共同调节。(3)源叶中淀粉含量和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性的昼夜变化为单峰曲线,去果处理可以显著提高淀粉含量和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,淀粉含量升高受腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶正调控。     

短期夜间低温胁迫对秋茄幼苗碳氮代谢及其相关酶活性的影响

采用人工控制手段,研究短期夜间低温对秋茄幼苗叶片光合特性、色素含量、抗氧化系统、细胞膜透性以及碳氮代谢相关酶活性的影响。结果表明：(1)低温16 h内,秋茄的净光合速率、气孔导度、气孔限制值均显著降低,而胞间CO2浓度显著增加。(2)低温低于8 h,叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量以及Chl a/Chl b比值均未产生显著变化,而Car/Chl 比值显著增加。低温12、16 h,其叶片光合色素均下降,尤其白天下降幅度更大。(3)低温16 h内叶片可溶性总糖一直增加,而蔗糖含量、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性均在低温12 h后下降。(4)低温16 h内叶片可溶性蛋白、游离氨基酸含量以及羧肽酶活性均增加,而低温8 h时叶片内肽酶活性就开始下降。(5)低温16 h内叶片相对电导率、MDA均增加,而叶片POD活性均下降,尤其夜间下降更明显。另外,低温4、16 h能显著降低叶片SOD活性。以上说明,低温16 h时秋茄叶片光合作用的下降主要是因为非气孔导度限制引起,这主要与光合色素下降、抗氧化酶活性降低有关。此外,短期夜间低温通过影响SS、SPS、内肽酶以及羧肽酶活性,从而抑制了秋茄自身的碳氮代谢调控能力。     

阿尔泰蝠蛾(鳞翅目:蝙蝠蛾科)幼虫低温胁迫转录组分析

[目的]本研究旨在通过转录组测序技术分析低温胁迫引起的阿尔泰蝠蛾Hepialus altaicola Wang幼虫基因转录差异及上调表达基因的主要功能类群和参与的主要代谢通路.[方法]采用Illumina HiSeq TM 2500测序平台对阿尔泰蝠蛾幼虫进行转录组测序、组装,利用Blast软件进行数据库比对和基因功能注释,用DEGSeq R软件包分析4℃低温处理与室内适温饲养试虫的差异表达基因,并对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析.[结果]经序列拼接后共获得100300个unigenes,总长度81600309 bp,平均长度813 bp,N50长度1719 bp.与7大数据库同源比对,共获得34691(34.59％)条unigenes.低温胁迫转录组分析得到11569个差异表达基因(DEGs),7158条基因上调,4411条基因下调.富集到47个GO类群,217个KEGG途径.其中代谢过程、催化、结合活性类群占有重要比例,核糖体、碳代谢、剪接体等途径显著富集.另外,热激蛋白、昆虫表皮蛋白、海藻糖酶、超氧化物歧化酶等非生物胁迫相关基因显著上调表达.[结论]阿尔泰蝠蛾幼虫低温胁迫转录组分析揭示,代谢过程、细胞过程、生物调节、对刺激的反应等生物学过程相关基因和部分非生物胁迫响应基因显著上调表达,提示蝠蛾幼虫可能从抗氧化防御、分子伴侣、体温调节和维持细胞的渗透平衡等多方面应对低温胁迫.     

阿尔泰蝠蛾(鳞翅目:蝙蝠蛾科)幼虫低温胁迫转录组分析

[目的]本研究旨在通过转录组测序技术分析低温胁迫引起的阿尔泰蝠蛾Hepialus altaicola Wang幼虫基因转录差异及上调表达基因的主要功能类群和参与的主要代谢通路.[方法]采用Illumina HiSeq TM 2500测序平台对阿尔泰蝠蛾幼虫进行转录组测序、组装,利用Blast软件进行数据库比对和基因功能注释,用DEGSeq R软件包分析4℃低温处理与室内适温饲养试虫的差异表达基因,并对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析.[结果]经序列拼接后共获得100300个unigenes,总长度81600309 bp,平均长度813 bp,N50长度1719 bp.与7大数据库同源比对,共获得34691(34.59％)条unigenes.低温胁迫转录组分析得到11569个差异表达基因(DEGs),7158条基因上调,4411条基因下调.富集到47个GO类群,217个KEGG途径.其中代谢过程、催化、结合活性类群占有重要比例,核糖体、碳代谢、剪接体等途径显著富集.另外,热激蛋白、昆虫表皮蛋白、海藻糖酶、超氧化物歧化酶等非生物胁迫相关基因显著上调表达.[结论]阿尔泰蝠蛾幼虫低温胁迫转录组分析揭示,代谢过程、细胞过程、生物调节、对刺激的反应等生物学过程相关基因和部分非生物胁迫响应基因显著上调表达,提示蝠蛾幼虫可能从抗氧化防御、分子伴侣、体温调节和维持细胞的渗透平衡等多方面应对低温胁迫.     

河套蜜瓜果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢相关酶的关系

以河套蜜瓜为试材,采用外部形态观测与内部生理指标测定相结合的方法,对其果实发育过程中果实生长模式以及果实中蔗糖、果糖、葡萄糖和淀粉含量以及蔗糖代谢相关酶活性进行测定,以揭示河套蜜瓜果实生长发育过程中糖的代谢积累与相关酶的关系.结果显示:(1)河套蜜瓜果实生长速率呈单"S"曲线,果实发育早期以积累葡萄糖为主,进入成熟期后蔗糖积累量迅速增加,最终由蔗糖和己糖共同构成果实品质.(2)在河套蜜瓜果实成熟期前,蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性维持较低水平,进入成熟期后,SPS活性迅速升高;蔗糖合成酶(SS)活性在成熟期前为分解活性大于合成活性,成熟期后表现为合成活性大于分解活性;在整个果实发育期,酸性转化酶(AI)活性较低,中性转化酶(NI)活性始终高于AI.(3)在果实整个发育期,蔗糖含量与蔗糖代谢酶的净活力呈极显著正相关,蔗糖代谢相关酶共同作用决定果实中蔗糖含量.研究表明,在河套蜜瓜果实发育前期,以蔗糖分解代谢为主,且蔗糖合成酶和中性转化酶是催化蔗糖分解的关键酶;果实成熟期间,蔗糖代谢转为合成方向为主,蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶在蔗糖积累中起主导作用.     

黄瓜二倍体及其同源四倍体果实转录组分析

果形和糖含量分别是与瓜类蔬菜作物外观、营养及风味密切相关的重要品质性状。为探究黄瓜倍性差异导致果形及糖含量变化的分子机制，以果形和糖含量差异显著的黄瓜二倍体（长果/低糖）和四倍体（短果/高糖）为试材，分别取开花当天和花后9 d的果实进行转录组分析。结果表明，在二、四倍体花后9 d果实中共鉴定到1 874个差异表达基因（DEGs），其中上调基因818个和下调基因1 056个；GO分析显示，DEGs显著富集在“DNA复制”（GO:0006260）、“DNA代谢过程”（GO:0006259）、“蛋白质复合体”（GO:0032993）、“染色体”（GO:0005694）、“蛋白质二聚活性”（GO:0046983）等GO条目上；KEGG分析表明，DEGs富集在“植物激素信号转导”（csv04075）、“淀粉与蔗糖代谢”（csv00500）等代谢通路上；参与“植物激素信号转导”相关基因AUX1、DELLA、B-ARR、TCH4上调表达，GH3、GID1、PP2C、CYCD3下调表达，以及参与“淀粉与蔗糖代谢”相关基因SPS、SUSY上调表达，可能与果形指数减小和果实糖含量增加有关。荧光定量PCR(...     

昼间亚高温下番茄叶中糖含量与蔗糖代谢相关酶的活性日变化

研究番茄品种‘辽园多丽’幼苗在昼间35℃亚高温条件下叶中糖含量及蔗糖代谢相关酶活性日变化的结果表明,昼间亚高温处理后的幼苗叶中果糖、葡萄糖和淀粉含量下降,蔗糖含量升高。与蔗糖代谢相关的酶活性有明显的昼夜节律性变化,转化酶、蔗糖合成酶呈现昼间活性低、夜间活性高的节律性,而蔗糖磷酸合成酶活性在进入夜间时立刻升高。35℃昼间亚高温处理后的幼苗叶中,转化酶活性下降,蔗糖合成酶活性明显升高,蔗糖磷酸合成酶活性则略有升高。     

不同温度敏感性棉花纤维发育相关酶活性变化对低温的响应

选用纤维比强度形成存在温度敏感性差异的两个棉花品种（科棉1号：温度弱敏感型品种,苏棉15：温度敏感型品种）为材料,于2006—2007年在江苏南京设置大田分期播种试验,使棉纤维发育处于不同的温度条件,研究低温对棉纤维发育相关酶（蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶）活性及相应基因表达的影响.结果表明：由晚播造成的低温（棉纤维发育期日均最低温分别为21.1、20.5和18.1 ℃）影响了纤维发育相关酶的活性变化,从而影响了棉纤维素累积和纤维比强度的形成.低温提高了纤维中蔗糖酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性,降低了蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶的活性.低温使Expansin、蔗糖合成酶基因的高表达时间延长,β-1,3-葡聚糖酶基因的表达峰值出现时间延迟,且表达量降低.两个棉花品种的纤维素合成相关酶对低温的响应存在差异,温度敏感型品种（苏棉15）的酶活性的变化幅度明显高于温度弱敏感型品种（科棉1号）, 可能是导致不同棉花品种纤维比强度形成存在温度敏感性差异的主要原因.     

~(60)Co-γ射线诱发皖麦50 Glu-1A亚基等位基因突变体差异蛋白质组学研究

研究了皖麦50及~(60)Co-γ射线诱发的Glu-1A突变体的比较蛋白质组学,结果表明,突变体蛋白质含量增加,2-D电泳图上有11个蛋白质斑点表达差异显著,其中3个蛋白点上调,8个蛋白点下调。经MALDI-TOF/TOF质谱鉴定,差异蛋白点涉及44个蛋白质。通过GO分析,参与生物过程的差异蛋白中,18个蛋白质参与代谢过程,18个蛋白质参与细胞过程,8个蛋白质参与刺激响应。参与分子功能差异蛋白中,18个蛋白质参与催化活性,10个蛋白质参与链结,7个肽段为分子功能调解剂,9个肽段为未知蛋白。参与细胞成分的差异蛋白中,12个蛋白质为胞外区蛋白,12个蛋白质为细胞,9个蛋白质为细胞器,2个蛋白质为膜,9个蛋白质为未知蛋白。KEGG通路注解表明,差异蛋白质中,4个蛋白质参与淀粉和蔗糖代谢,3个蛋白质参与氨基糖和核苷酸糖代谢,1个参与丙酮循环,1个参与半胱氨酸和甲硫氨酸代谢,1个参与丙酮酸代谢,1个参与乙醛酸和二羧酸代谢,1个参与光合生物碳固定,1个参与碳代谢信息通路。     

植物蔗糖磷酸合成酶的生物信息学分析

本文采用生物信息学的方法对已在GenBank上注册的拟南芥、紫苜蓿、黑麦草、绿竹、文心兰等植物的蔗糖磷酸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、导肽、跨膜拓朴结构、疏水性／亲水性、蛋白质二级结构及功能域等进行分析预测和推断。结果表明：这些植物的蔗糖磷酸合成酶不存在导肽,为位于细胞质中非跨膜的亲水性不稳定蛋白,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,包含三个功能结构域。     

甘薯响应冷胁迫的转录组分析

甘薯是世界第七大粮食作物,虽然甘薯对盐、旱等胁迫的抗逆性较强,但因其起源热带而对低温耐受性差,目前低温已经成为影响甘薯产量及限制甘薯种植面积的重要非生物胁迫。本研究以耐冷品种辽薯36为试验材料,在低温处理0 h、6 h、24 h和48 h后,利用转录组测序技术筛选与冷胁迫紧密相关的代谢通路和差异表达基因。结果共获得甘薯转录组数据75.01 Gb,与参考基因组比对效率达76.33%。差异表达基因分析结果表明,甘薯响应冷胁迫的过程中有6282个基因上调表达,3881个基因下调表达,其中283个共有基因在低温处理6 h、24 h和48 h上调表达,26个基因在3个处理中均下调表达。GO功能富集分析发现,差异表达基因被大量富集到蛋白激酶活性、过氧化物酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质磷酸化、氨基酸跨膜转运、蛋白质生色团连锁及果胶分解代谢分子功能和生物学过程等分类条目中。KEGG代谢通路富集分析表明,苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、植物-病原相互作用、谷胱甘肽代谢这5个代谢通路富集了大量的差异表达基因。本研究为甘薯耐冷基因克隆及耐冷机制解析提供了理论依据。     

砷对烤烟(Nicotiana tabacum L.)碳代谢的影响

采用盆栽试验,系统地研究了砷对烤烟全生育期碳代谢及其过程的影响,结果表明,砷降低了烤烟整个生育期的叶绿素含量、光合速率、蔗糖合成酶（SS,合成方向）活性和现蕾以后的蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性,提高了全生育期的SS（分解方向）活性和可溶性糖含量,因而抑制了碳的同化和蔗糖的合成,促进了蔗糖的分解,不利于碳向积累方向转化。砷提高了全生育期的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADPG-PPase）活性,增加了团棵期和现蕾期淀粉的积累,降低了团棵期和采收期的可溶性淀粉酶（SSS）活性和采收期的淀粉含量,从而导致了碳积累代谢的紊乱,最终造成碳积累的减少。