木薯块根淀粉高累积的相关酶的活性特征

木薯的价值在于其块根内高含量的淀粉。木薯淀粉不仅可以作为粮食,还可以作为原料制造乙醇燃料等。但是其块根中淀粉高效累积生化机制依然有待于解决。本研究比较性研究了大田生长的高、低淀粉木薯品种在4个生长关键时期的蔗糖和淀粉代谢相关的酶活性。结果表明,根中的淀粉合成途径的限速步骤酶腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPGase)活性、叶部的蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性与木薯块根内的淀粉含量呈正相关关系,而根淀粉降解酶活性则呈负相关关系。该研究表明通过提高根中的ADPGase和叶中的SPS活性,同时降低块根中的淀粉降解酶活性有可能可以提高木薯块根中的淀粉积累。     

在中学里怎样养好蓖麻蚕

饲养蓖麻蚕在广西是一个新兴而且又是大有发展前途的事业。蓖麻蚕经驯化后,吃木薯叶也能发育良好,也能结茧,所以社员把蓖麻蚕又叫做木薯蚕。木薯属大戟科,为热带多年生的小灌木,是农村广泛栽培的一种植物,因块根肥大含有很多淀粉,故可供食用,还可作饲料。因此,养木薯蚕还可以综合利用木薯。我县是自治区重点发展蓖麻蚕的一个县,觉号召社员要大     

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)。     

木薯蔗糖合成、转运与块根淀粉积累关系研究

该研究以淀粉含量不同的两个木薯品种(辐选01和华南124)为材料,通过测定各品种不同生育期叶、茎和根的蔗糖含量及块根淀粉含量,分析了蔗糖合成、转运和块根淀粉积累过程的相关性.结果表明:与华南124相比,在整个生育期内辐选01叶、茎的蔗糖含量均较高,块根蔗糖含量在块根膨大初期以前高于华南124,块根膨大初期以后则相反.在木薯的整个生育期,与辐选01相比,华南124的淀粉合成量和淀粉合成速率均较低.叶和茎蔗糖含量的变化规律与淀粉合成速率的变化规律相反,即块根淀粉积累明显加快时叶和茎的蔗糖含量略呈下降趋势,而块根淀粉合成减慢时叶、茎的蔗糖含量又开始上升.随着生育期的延后,块根蔗糖含量越来越低.在块根形成初期,蔗糖含量最高的组织部位为块根,其次为茎秆,最低的是叶片;而在块根成熟期时则相反,即蔗糖含量最高的部位是叶片,其次为茎杆,块根的蔗糖含量最小.相关性分析结果表明,木薯叶片蔗糖含量与块根淀粉含量呈显著的正相关;茎秆蔗糖含量与块根淀粉积累量呈不显著的正相关;块根蔗糖含量与淀粉积累量呈显著的负相关.由此可见,木薯叶、茎和根蔗糖与块根淀粉积累过程密切相关,其中叶片合成蔗糖的能力与块根利用蔗糖的能力在淀粉的积累过程中发挥关键作用.该研究结果为木薯的生产选育与高效栽培提供了理论依据.     

木薯AGPase酶活性及其同工酶位点检测

本文以3个亲缘关系较远的高产木薯品种(SC124,SC8和Arg7)为材料,对块根发育过程中的AGPase活性和淀粉含量进行了测定,并利用AGPase同工酶电泳技术(非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳)对AGPase酶活性较高时期同工酶位点进行检测,旨在分析木薯块根AGPase同工酶位点与AGPase酶活性和淀粉积累的关系.结果表明:木薯块根发育过程中AGPase酶活性和淀粉含量呈极显著正相关(R=0.802 12),Arg7的AGPase酶活性和淀粉含量在块根发育都显著高于SC124和SC8.同工酶分析表明,木薯至少有6个同工酶位点(AGPa,AGPb,AGPc,AGPd,AGPe和AGPf),且品种间具有多态性.其中,3个品种共有的4个同工酶位点分别为AGPa、AGPc、AGPd和AGPf,AGPe位点只在Arg7中出现,初步判断同工酶位点AGPe可能与其较高的酶活性和淀粉含量有关.本研究为系统研究木薯品种间AGPase酶活性与淀粉积累的关系提供了参考.     

木薯SBEI基因片段克隆及块根特异性反义表达载体的构建

为了抑制木薯支链淀粉的合成,提高直链淀粉含量,改变木薯淀粉结构,培育工业用燃料酒精型木薯品种,本研究利用RT-PCR方法,用木薯块根cDNA克隆获得支链淀粉合成的关键酶基因SBEI的部分片段,对其进行序列分析表明与GenBank序列高度同源,同源性为99.22%;并以pBI121为基础,构建了以块根特异性表达启动子Sporamin驱动的SBEI基因反义结构的植物表达载体.     

木薯栽培种ZM-Seaside和花叶变种块根蛋白组学分析

为研究木薯栽培种ZM-Seaside(高产种质)和花叶变种(低产种质)块根产量差异的原因,从农艺性状和蛋白质组学角度对以上2个种质进行分析,为选育高产木薯品种提供理论依据。试验中采用旋光法测定淀粉含量;硝酸银滴定法测定氢氰酸含量;苯酚抽提法提取蛋白质;双向电泳技术分离蛋白质;Delta2D软件确定差异蛋白质点;质谱技术鉴定差异蛋白质点,结合KEGG数据库将其功能分类;利用Western blot技术对部分差异蛋白质进行验证;String在线软件构建蛋白质互作调控网络。结果显示,ZM-Seaside块根淀粉含量为29.18%,显著高于花叶变种的25.83%;两种木薯鲜薯薯肉氢氰酸含量均低于50 mg/kg,属可食用木薯种质。ZM-Seaside干物率为40.28%,显著高于花叶变种的37.16%。以花叶变种块根的全蛋白质为对照,ZM-Seaside的块根存在39个差异蛋白质点,其中上调表达23个,下调表达16个;经质谱技术成功鉴定到其中28个,其功能涉及到碳水化合物和能量代谢(7个)、分子伴侣(8个)、解毒和抗氧化(2个)、蛋白质合成(1个)、结构蛋白(3个)及未知功能蛋白质(7个)。STRING代谢网络显示:热激蛋白Heat shock protein和分子伴侣Molecular chaperone Hsp90-1互作关系最多,是整个互作调控网络的枢纽。推测这2个蛋白质是影响ZM-Seaside和花叶变种块根产量差异的关键蛋白质,这些蛋白质有可能成为选育高产木薯种质的标记蛋白质。     

HPLC-ELSD法分析木薯韧皮部汁液主要糖成分

采用高效液相色谱—蒸发光散射检测法(HPLC-ELSD)对木薯韧皮部汁液糖成分进行了分析.结果表明:与大多数木本植物一样,其同化物的主要运输形式是蔗糖,并未发现糖醇类和棉子糖等寡糖.对块根产量、淀粉含量较低的半野生种W14的对比实验发现,无论是蔗糖还是己糖含量都大大地低于栽培种,说明蔗糖是木薯块根淀粉累积的主要来源,对其累积速率和量起着决定性作用.结果同时证明此方法可以高效、快速简便地定性和定量测定木薯韧皮部汁液中的糖类.     

木薯的组织培养和基因转化

木薯是重要的热带作物之一, 其块根富含淀粉, 是热带、亚热带地区近５ 亿人粮食的主要来源。简单介绍近年来运用生物技术改良木薯的研究进展。     

木薯淀粉合成相关酶基因的克隆及表达分析

根据核苷酸同源性设计简并引物,克隆了一段大小为665 bp的木薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶小亚基基因(sAGP)片段,并根据已知序列设计特异引物,克隆分离得到GBSS基因和SBE基因的cDNA片段.半定量RT-PCR分析结果表明,在木薯不同生长时期,3种淀粉合成相关酶基因的时空表达规律不同,GBSS基因表达有时期特异性和组织特异性,只在块根形成期和块根成熟期表达,在组织部位茎中表达最多,并且在这3种基因中表达水平相对较低.而sAGP基因在这3种基因中表达水平最高,在木薯决根成熟期竟达超量表达水平,并且在华南124和辐选0l中有品种差异,差异明显,在辐选01中的表达要优于华南124的表达.SBE基因表达较平稳,在各个时期表达水平都处于中间水平,在4个时期中,块根成熟期时的表达水平相对较高,块根形成期和苗期其次,收获期最低,也具有品种间差异,在辐选01中的表达要优于华南124的表达.     

外源ABA及其抑制剂钨酸钠对木薯块根类胡萝卜素相关基因和蛋白的影响

旨在研究外源ABA及其抑制剂钨酸钠(Na_2WO_4)对木薯块根类胡萝卜素相关基因和蛋白的影响。以木薯品种华南9号(Manihot esculenta Crantz SC9)为材料,HPLC测定块根β-胡萝卜素;Western blot分析相关蛋白表达量;QPCR分析相关基因表达量。结果显示,外源ABA及钨酸钠能提高块根β-胡萝卜素的含量;其中外源ABA与钨酸钠都提高了类胡萝卜素合成途径基因PSY2与LCYB表达,并抑制降解相关的ZEP与NCED3基因的表达,从而能够在转录水平的变化上解释β-胡萝卜素含量的变化,且LCYB与ZEP在转录与翻译水平具有一致性;与质体相关PAP1基因和FBN1a在处理下上调表达在一定程度上增加了质体小球的数量;外源ABA及钨酸钠使活性氧(ROS)相关的超氧化物歧化酶(Fe-SOD和Cu/Zn-SOD)表达量升高保护了块根中类胡萝卜素的稳定。这三者共同作用,提高了块根β-胡萝卜素的含量。     

GPT结构与功能预测及其在木薯膨大期的表达分析

木薯是世界重要的粮食和生物质能源作物,其块根淀粉含量高达25%~28%,淀粉积累主要在块根发育的膨大期,影响淀粉积累的代谢通路包括糖代谢和淀粉代谢,而连接这两个代谢通路的主要物质是葡萄糖-6-磷酸,通过葡萄糖-6-磷酸/磷酸转运体(glucose-6-phosphate/phosphate translocator,GPT)转运葡萄糖-6-磷酸进入块根淀粉体合成淀粉。本研究通过生物信息学方法,以木薯、麻风树、蓖麻、胡杨林、可可、拟南芥、水稻、玉米、马铃薯、小麦和大豆的GPT为研究对象,对其核酸序列、氨基酸序列、导肽、跨膜拓扑结构、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、亚细胞定位的分析及预测。结果表明,GPT在不同植物中氨基酸组成成分基本一致,α-螺旋、延伸链和无规则卷曲是其重要的结构元件,含有叶绿体转运肽,无线粒体目标肽,整条肽链表现为疏水性,主要存在内质网和线粒体上。利用qRT-PCR对木薯膨大期GPT基因表达水平进行分析表明GPT对木薯块根膨大期淀粉累积有促进作用。     

花叶木薯变种和木薯栽培种ZM-Seaside叶片光合参数及蛋白组学分析

为研究木薯叶片光合效率对块根产量的影响,本研究利用蛋白质组学方法分析花叶木薯变种(低产种质)和栽培种ZM-Seaside(高产种质)光合作用能力的差异,揭示其鲜薯产量差异原因,为选育高产木薯品种提供基础数据。采用便携式LI-6400光合作用测定仪测定叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Cs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr),表明栽培种ZM-Seaside和花叶木薯变种叶片Cs、Ci和Tr没有显著差异,但ZM-Seaside的Pn显著高于花叶木薯变种;利用Western Blot技术分析叶片蛋白质表达水平,结果显示ZM-Seaside叶片与光合作用相关蛋白质Rubisco、OEC和PRXQ的表达水平显著高于花叶木薯变种;采用苯酚法提取叶片全蛋白质,并进行双向电泳分离,及Delta2D软件确定差异蛋白质点,以花叶木薯为对照,在ZM-Seaside叶片蛋白质双向电泳图谱上得到20个差异蛋白质点,其中上调表达15个,下调表达5个;通过MALDI-TOF-MS鉴定差异蛋白质,结合KEGG数据库将其按照功能进行分类,成功鉴定到其中16个涉及光合作用、碳和能量代谢、分子伴侣、结构蛋白、保护蛋白、解毒和抗氧化及未知功能蛋白质;利用String在线软件构建蛋白质互作网络,推测Ribulose-5-phosphate-3-epimerase和chloroplast latex aldolase-like protein是影响木薯叶片光合效率的关键蛋白质,由于它们的上调表达,对木薯块根产量提高有一定促进作用。     

植物生长调节物质IP－1号对木薯产量及其生物性状的影响

１９９０和１９９１年在木薯（ＭａｎｉｈｏｔｅｓｃｕｌｅｎｔａＣｒａｎｔｚ）生长期以植物生长调节物质ＩＰ－１号０,２０,３０和４０ｐｐｍ进行叶面喷洒,结果表明：３０ｐｐｍ处理可使木薯块根产量平均增加５４．４４％,块根淀粉含量平均提高２０．８１％。单株最大薯重提高３１．５５％,块根数增加２１．１７％,块根长度增长１７．６２％,地上部鲜重增加３４．３６％,植株高度增加４．３６％,植株收获期保留青叶数增加１９．４２％,主茎直径增加６．２６％,块根直径增加２．５８％,叶片的叶绿素和蛋白质含量分别提高５．５７％和２５．９６％,叶片光合作用强度提高１５．８６％,而对主茎高度、主茎节数没有明显影响。     

国际热带农业中心的木薯研究

国际热带农业中心的木薯研究黄毓文,刘殷勤（中国科学院华南植物研究所,广州５１０６５０）木薯（ＭａｎｉｈｏｔｅｓｃｕｌｅｎｔａＣｒａｎｔｚ）属大戟科植物,其块根富含淀粉,淀粉含量占干物质重的７５—８５％,是热带地区的第四大农作物,仅次于水稻、甘蔗和玉米...     

豆薯(地瓜)的根属"块根"吗?

答 :教学中 ,我发现许多老师在讲“根”的形态分类时 ,只注意到了表面现象 ,而忽略了“根”形成的内在因素。例如 ,对“贮藏根”的分类 ,大致可分为两类 ,即肥大直根和块根。“肥大直根”主要由主根发育而成 ,每株只能形成 1个 ,如萝卜、胡萝卜、甜菜等 ;而“块根”是由侧根或不定根发育而成 ,每株可以形成许多个 ,如甘薯、麦冬、大丽花等。几乎所有的老师在补充举例时 ,都把豆薯列为“块根”一类。我认为 :把豆薯根列为“块根”一类 ,是不妥当的 ,豆薯根应属“肥大直根”一类。我对豆薯的生长、繁殖等情况进行了实地考察 ,并向种豆薯的农民…     

酸化木薯淀粉

木薯(Marihot utilissima)广泛种植于世界各地,木薯根在欧洲及北美既可象土豆一样直接食用,也可经过加工后食用。在巴西,人们将木薯粉经过30天发酵后制成酸性淀粉食用。经过发酵的木薯淀粉具有特殊的风味,可用于烹调或饼干、面包等食品工业中。酸木薯粉的加工包括下列步骤:洗净、削皮、分等、挤压、在自来水下过筛。然后,经过倾滤将上层清液去掉,留下淀粉,并让淀     

木薯14-3-3蛋白家族成员MeGRF3基因的原核表达及多克隆抗体制备

14-3-3蛋白是植物体内重要的信号转导调节分子,在碳代谢、逆境胁迫响应、生长发育等过程中发挥重要调控作用。为了深入解析14-3-3蛋白家族在木薯中的生物学功能,该研究采用酶切连接方法构建木薯14-3-3蛋白家族成员MeGRF3的原核表达载体,用热激法转化大肠杆菌Rosetta(DE3)株系,诱导表达带有MeGRF3的融合蛋白;使用纯化后的MeGRF3融合蛋白免疫新西兰公兔制备多克隆抗体,并检测抗体的效价和特异性。结果显示:(1)成功构建了木薯MeGRF3的原核表达载体pET-30a-MeGRF3,并诱导表达得到带有MeGRF3和6个His标签的融合蛋白。(2)MeGRF3融合蛋白主要以包涵体的形式存在,相对分子质量约为33 kD。(3)间接酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)测定的抗体效价为1024000。(4)Western blot分析显示,木薯叶片、茎尖、茎皮和块根中均检测到与MeGRF3蛋白大小一致的条带,说明MeGRF3在这4个组织器官中均表达,但主要是在茎尖和块根中大量积累,表明该研究成功制备的MeGRF3多克隆抗体的特异性较好。     

国内外栽培木薯(Manihot esculenta Crantz)种质资源表型多样性分析

以国内外不同地理来源的228份木薯资源为材料,通过评价植株15个茎和块根的描述型表型性状及7个与产量相关的数量性状,初步了解其表型遗传多样性,为种质资源创新利用、针对性地引种和育种亲本选配提供理论参考。结果表明,国内外不同地理来源木薯资源描述型性状频率分布较一致,多以张开型、三分叉、30°~45°分枝角度、主茎内皮浅绿色居多,块根性状以表皮粗糙、外皮淡褐色、内皮乳黄色、肉质白色资源居多;数量性状多样性指数为1.895~2.073,描述型性状多样性指数为0.435~1.889,表明228份木薯资源遗传多样性丰富,且数量性状存在较大程度变异(8.91%~44.60%),国内资源块根直径极显著高于国外资源,国外资源干物率极显著高于国内资源,说明国内外资源的块根直径和干物率具有明显的遗传差异,利用现有资源可能选育出产量高、品质好的品种。两步聚类分析将参试资源明显划分为两大类群,类群Ⅰ主要特征为株型张开、分枝角度中等偏大,群体不整齐,主茎较粗,薯块产量较高资源;类群Ⅱ为株型紧凑直立型、分枝角度小,群体整齐,主茎较细,薯块干物率较高资源。在今后的育种工作中,可选择同类资源中表型差异互补的种质为亲本,聚合优良性状,以达到育种期望目标。     

木薯分子育种中若干基本科学问题的思考与研究进展

木薯作为全球重要的薯类作物,既是热带地区粮食安全的保障,也是重要的淀粉工业原材料,保障其稳产、高产、优质一直是育种家不变的研究主题．当前,木薯品种选育正处在从杂交育种转向分子育种的发展阶段,深入解析木薯特有的经济性状和生物学特点是利用生物技术进行遗传改良的基础．不同于谷物类作物,木薯光合同化物的转运和库源分配的调控机制必有其独特之处;同时,储藏根的“库容”直接影响其产量．作为热带作物,了解木薯对低温和干旱的响应可为改良其抗逆境能力提供理论依据．不同于其他薯类作物,木薯储藏根特有的“采后生理性变质”问题亟待解决,其发生和调控机制的解析对延长木薯货架期意义重大．随着分子生物学的发展,针对上述各方面的研究日益深入,不仅激发了感兴趣的公众对这些问题的认知和思考,也激励了科研人员不断努力寻找解析相关机制的方法,为最终通过分子育种手段改良木薯提供思路和技术方案,揭开木薯的层层“面纱”,推动木薯分子育种的发展．