为了解EgrSuSy基因家族的生物学功能,从巨桉(Eucalyptus grandis)基因组数据库中筛选出18个SuSy基因家族成员(EgrSuSy1～EgrSuSy18),采用生物信息学方法对其基因特征与表达模式进行分析.结果表明,EgrSuSy基因分布在7条染色体上,EgrSuSy蛋白均定位在细胞质膜上,EgrSuSy家族成员均不具备信号肽.EgrSuSy蛋白质由 α-螺旋、延伸链、无规则卷曲、β-转角组成.EgrSuSy蛋白与毛果杨(Populus trichocarpa)的SuSy蛋白亲缘关系相近.18个EgrSuSy基因在巨桉未成熟木质部、成熟叶片、韧皮部、茎尖、木质部以及幼叶组织中的表达模式不同.因此,EgrSuSy在巨桉不同组织和发育时期的功能可能存在差异.

为揭示白及蔗糖合成酶基因与生长发育的关系,该研究以白及为材料,利用RT-PCR技术同源克隆白及蔗糖合成酶的关键基因SuSy,对SuSy基因的生物学特性及表达特征进行了分析,并利用实时荧光定量PCR检测SuSy基因在不同组织中的表达规律.结果表明:(1)白及SuSy基因长度为2 215 bp,编码737个氨基酸,与铁皮石斛、文心兰和蝴蝶兰的蛋白质氨基酸序列的相似性分别为97％、92％和95％.(2)生物信息学分析表明,SuSy蛋白质序列具有较高的亲水性,与拟南芥SuSy蛋白质氨基酸三级结构一致性为75.2％;系统进化树分析发现,白及SuSy蛋白与铁皮石斛处于同一个分支上.(3)qRT-PCR结果表明,SuSy基因在叶片中的表达量最高,块茎中的表达量最低;成熟叶片的表达量高于未成熟叶片的表达量;数据差异性分析显示,SuSy基因在根、块茎中表达量具有极显著性差异,但在一年生叶和二年生叶中的表达量无显著性差异,幼苗叶和一、二年生叶中表达量具有极显著性差异.由此推测,SuSy基因可能受生长发育的诱导,是调控白及生长发育关键基因.

以耐有机溶剂菌库中的巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)YZ08为模板,设计相关引物克隆出糖基转移酶基因bmgt,构建工程菌Ecoli BL21(DE3)/pET28a-bmgt,诱导表达获得了糖基转移酶GTBM.His-tag标签法纯化得到电泳纯的糖基转移酶GTBM,考察pH、温度、金属离子对酶活的影响及GTBM对二甲基亚砜(DMSO)的耐受性.建立糖基转移酶GTBM蔗糖合成酶SuSy双酶耦联催化体系,优化pH、温度、DMSO浓度、蔗糖浓度、酶液添加量等参数对双酶耦联糖基化芹菜素的影响.结果发现:GTBM有着较好的DMSO耐受性,在pH 7.5、温度35 ℃、10％(体积分数)DMSO、20 mmol/L蔗糖、0.1 mmol/L尿苷二磷酸(UDP)、60 mU/mL GTBM和20 mU/mL蔗糖合成酶SuSy条件下,芹菜素糖基化反应的转化率在4h达到95％,且产物单一.GTBM有着较好的DMSO耐受性、区域选择性和较高的糖基化芹菜素产率.

目的 以箭麻(天麻Gastrodia elata的一个生长阶段)和共生天麻(白麻与蜜环菌共生的天麻)为实验材料,通过转录组测序分析初步揭示箭麻和共生天麻生长代谢特征.方法 采用Trizol Reagent(Invitrogen)提取天麻样品中的RNA,建立测序文库并利用Illumina HiseqTM2000进行测序,通过与基因数据库比对分析注释和发现差异表达基因.结果 箭麻与共生天麻间共获得72 244条序列,其中有26 312条得到注释.在False Discovery Rate(FDR)＜0.05和|log2FC|＞1筛选条件下,共有12 498条基因发生显著差异表达,其中9000条基因表达上调,3498条表达下调.京都基因和基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)功能富集分析表明,差异基因显著富集在20个代谢途径中,其中包含氮代谢,碳代谢和能量代谢等途径.差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)注释到蛋白相邻类的聚簇(cluster of Orthologous Groups of proteins,KOG)的25个分类中,其中差异表达基因与生长代谢过程相关过程能量的产生和转化(energy production and conversion,C)、碳水化合物转运与代谢(carbohydrate transport and metabolism,G)、次生代谢产物的合成、转运和代谢(secondary metabolites biosynthesis,transport and metabolism,Q)类别获得2218个注释结果.基于转录组数据,分析了生长代谢过程中相关基因差异表达水平,发现有利于碳、氮、能量等物质积累的谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)、天冬酰胺合成酶(asparagine synthetase,ASNS)、蔗糖合成酶(sucrose synthase,SuSy)、可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase,SSS)、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase,AGPase)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)、己糖激酶(hexokinase,HK)、丙酮酸脱氢酶(pyruvate dehydrogenase,PDH),苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase,MDH),异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase,IDH)基因呈上调表达,除分解ATP的ATP酶(adenosine-triphosphatase,ATPase)上调外,分解氮、碳物质的谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,GDH)、精氨酸酶(arginase,Argase)和淀粉酶(amylase,AMS)基因呈下调表达.qRT-PCR分析结果表明这些基因表达水平与转录组表达情况基本一致.相比较于箭麻,共生天麻生长代谢中物质积累比较旺盛.结论 共生天麻通过消解侵入的蜜环菌合成有机营养物质和能量,有利于其从蜜环菌和周围环境吸收营养物质供箭麻生长需要,为进一步研究天麻不同发育阶段代谢特征奠定基础,并为天麻栽培提供理论指导.

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 1874 个差异表达基因(DEGs),其中上调基因 818 个和下调基因 1056 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(RT-qPCR)分析显示,除ARF4 外,所选定DEGs的表达模式与RNA-Seq中表达趋势相一致,其中SUSY在二、四倍体黄瓜果实中差异表达极显著,推测该基因在调控黄瓜四倍体果形及糖含量形成过程中起到重要作用.