CDPK20基因表达及其对山药块茎膨大调控作用研究

为探讨钙依赖性蛋白激酶(CDPK)在山药块茎淀粉及内源激素合成中的作用,该研究以‘毕克齐’和‘大和长芋’山药为试验材料,测定了块茎的淀粉、糖、内源激素含量等指标并进行相关性分析;采用RT-PCR技术克隆了钙依赖性蛋白激酶基因(CDPK20),并进行生物信息学分析,构建CDPK∶GFP融合载体,对CDPK蛋白进行亚细胞定位,实时荧光定量PCR对CDPK20在山药块茎不同发育时期的表达进行分析。结果表明:(1)CDPK20基因开放阅读框长为1 047 bp,共编码348个氨基酸。(2)CDPK20蛋白定位于细胞核和细胞膜。(3)CDPK20的表达量在块茎种植后的105～165 d呈现先升后降的趋势。(4)CDPK酶活性与淀粉含量呈极显著正相关,与可溶性总糖含量和还原糖呈显著负相关,与ABA呈极显著负相关,与ZR呈极显著正相关。研究表明,CDPK参与块茎中的淀粉和糖代谢及植物内源激素ABA、ZR的合成。     

山药异淀粉酶基因克隆及其在淀粉代谢中的作用北大核心CSCD

为了明确异淀粉酶基因(ISA 3)在山药淀粉代谢中的作用,该研究以‘毕克齐’和‘大和长芋’山药为试验材料,测定了块茎中淀粉及组分含量和异淀粉酶活性等;采用RT-PCR技术克隆了ISA 3,并进行生物学分析及山药块茎不同膨大期和不同组织间ISA 3基因的表达等。结果表明:(1)山药‘大和长芋’的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量均显著高于‘毕克齐’,且两品种的淀粉含量随生长发育的变化均呈先升高后降低的趋势,并均于种植后120 d时达到最高,但‘毕克齐’的异淀粉酶(ISA)活性在整个膨大期均高于‘大和长芋’。(2)成功克隆获得山药ISA 3开放阅读框长1584 bp,编码527个氨基酸;ISA3为亲水性蛋白。(3)不同品种块茎在膨大时期的ISA 3基因表达趋势不同,‘毕克齐’中呈先显著上调随后下调,而在‘大和长芋’中表达总体下调,且在山药的叶、茎和块茎中均有表达,存在明显的组织特异性。(4)ISA活性与山药淀粉及支链淀粉含量呈显著和极显著正相关关系,但ISA活性与ISA 3的表达量呈负相关关系。研究表明,异淀粉酶参与了山药块茎中淀粉的合成,且主要对支链淀粉的合成起关键作用,ISA 3基因的表达可能对异淀粉酶活性和淀粉的合成起负调控作用。     

山药种质资源的ISSR分析及初级核心种质库的构建

采用ISSR分子标记技术对中国不同产地的35份山药种质资源进行遗传多样性分析,并用最小遗传距离逐步抽样法构建核心种质库。结果表明:(1)筛选出12个有效引物共扩增出142个位点,多态性比率为97.18%,平均Shannon’s信息指数(I)为0.4230,平均Nei’s基因多样性指数(h)为0.269 4,平均有效等位基因数(Ne)为1.427 1,平均等位基因数(Na)为1.971 8,说明35份山药种质遗传多样性很丰富。(2)聚类分析表明,种质间的遗传相似系数介于0.54~0.97之间,其中来源地不同的个别种质间的遗传相似系数也很高。(3)经6次逐步抽样,随着抽取种质数目的减少,种质库遗传多样性参数变化不明显,而多态性比率在其中5次逐步抽样中呈现下降趋势;但抽样4在抽样数是抽样前的31%时,多态位点率仍可达到抽样前的97.8%,说明抽样4所构建的山药核心种质库最具代表性。