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毛竹PeBAM3在叶片淀粉分解过程的功能
1
作者
王江飞
李慧
+6 位作者
朱成磊
狄小琳
李英
王清楠
宛慧茹
孙化雨
高志民
《林业科学》
北大核心
2025年第8期231-240,共10页
【目的】β-淀粉酶(BAM)是淀粉分解过程的关键酶之一,为明确BAM基因在毛竹叶片淀粉分解中的功能,对毛竹PeBAM3基因的功能及其调控机制进行研究,为揭示该基因在毛竹速生过程中的作用提供参考依据。【方法】以毛竹为材料,采用蒽酮比色法...
【目的】β-淀粉酶(BAM)是淀粉分解过程的关键酶之一,为明确BAM基因在毛竹叶片淀粉分解中的功能,对毛竹PeBAM3基因的功能及其调控机制进行研究,为揭示该基因在毛竹速生过程中的作用提供参考依据。【方法】以毛竹为材料,采用蒽酮比色法测定叶片中淀粉含量日变化;利用水稻OsBAM5为诱饵在毛竹基因组中BLAST比对,筛选获得其同源基因PeBAM3,克隆其编码区和启动子序列,并利用生物信息学软件进行系统分析;基于转录组数据分析该基因在毛竹不同组织、不同高度笋和一天内不同时间点笋中的表达模式;使用BambooNET公共数据库构建该基因的共表达网络,筛选转录因子(TF),用实时荧光定量PCR(qPCR)技术检测其表达量的日变化;借助双荧光素酶报告试验(DLR)验证TF与PeBAM3的调控关系;通过异源表达PeBAM3的水稻研究其功能。【结果】毛竹叶片中淀粉含量在白天结束时达到最大值,在夜间逐渐下降。通过筛选获得毛竹BAM基因PeBAM3,该基因编码区序列长1635bp,编码544个氨基酸,具有完整的BAM保守结构域;PeBAM3的蛋白质分子量为59.50 kDa,等电点为6.48,平均疏水性为–0.270,蛋白质不稳定指数44.85,脂肪指数为74.19。PeBAM3启动子区域(1771 bp)中含有多种与光照、逆境胁迫和激素相关的调控元件。进化聚类分析表明,PeBAM3与OsBAM5亲缘关系较为密切,推测其可能在淀粉分解中发挥重要作用。转录组表达谱分析显示,PeBAM3在毛竹叶片和笋芽中相对表达量较高;随着笋高度增加,PeBAM3的表达水平持续上升;叶片中PeBAM3的表达量响应光周期变化,在夜间逐渐升高,在白天又逐渐降低。共表达网络分析发现,AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)类转录因子基因PeERF1与PeBAM3呈现共表达。qPCR结果显示,其在叶片中的表达量均是在夜间逐渐升高,在白天又逐渐降低,与淀粉含量变化趋势相反。DLR结果表明,PeERF1能够促进PeBAM3的表达。与野生型相比,过表达PeBAM3水稻转基因植株矮化,地上部分生长活力降低,叶片中的BAM活性显著提高,淀粉含量显著降低,葡萄糖、果糖和蔗糖含量显著增加。【结论】毛竹叶片淀粉含量呈现日变化规律,白天上升夜间下降;PeBAM3的表达量与淀粉含量变化趋势相反,转录因子PeERF1能够促进PeBAM3的表达;过表达PeBAM3促进水稻叶片淀粉的分解。研究结果不仅对于深入解析BAM在毛竹淀粉代谢中的作用提供了重要参考依据,而且对于竹子分子育种提供了潜在的基因资源。
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关键词
毛竹
Β-淀粉酶
PeBAM3
转基因水稻
淀粉分解
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职称材料
题名
毛竹PeBAM3在叶片淀粉分解过程的功能
1
作者
王江飞
李慧
朱成磊
狄小琳
李英
王清楠
宛慧茹
孙化雨
高志民
机构
国际竹藤中心竹藤资源基因科学与基因产业化研究所国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室国家以竹代塑创新研究院
出处
《林业科学》
北大核心
2025年第8期231-240,共10页
基金
国际竹藤中心基本科研业务费专项资助(1632023006)
国家重点研发计划项目(2021YFD2200502)。
文摘
【目的】β-淀粉酶(BAM)是淀粉分解过程的关键酶之一,为明确BAM基因在毛竹叶片淀粉分解中的功能,对毛竹PeBAM3基因的功能及其调控机制进行研究,为揭示该基因在毛竹速生过程中的作用提供参考依据。【方法】以毛竹为材料,采用蒽酮比色法测定叶片中淀粉含量日变化;利用水稻OsBAM5为诱饵在毛竹基因组中BLAST比对,筛选获得其同源基因PeBAM3,克隆其编码区和启动子序列,并利用生物信息学软件进行系统分析;基于转录组数据分析该基因在毛竹不同组织、不同高度笋和一天内不同时间点笋中的表达模式;使用BambooNET公共数据库构建该基因的共表达网络,筛选转录因子(TF),用实时荧光定量PCR(qPCR)技术检测其表达量的日变化;借助双荧光素酶报告试验(DLR)验证TF与PeBAM3的调控关系;通过异源表达PeBAM3的水稻研究其功能。【结果】毛竹叶片中淀粉含量在白天结束时达到最大值,在夜间逐渐下降。通过筛选获得毛竹BAM基因PeBAM3,该基因编码区序列长1635bp,编码544个氨基酸,具有完整的BAM保守结构域;PeBAM3的蛋白质分子量为59.50 kDa,等电点为6.48,平均疏水性为–0.270,蛋白质不稳定指数44.85,脂肪指数为74.19。PeBAM3启动子区域(1771 bp)中含有多种与光照、逆境胁迫和激素相关的调控元件。进化聚类分析表明,PeBAM3与OsBAM5亲缘关系较为密切,推测其可能在淀粉分解中发挥重要作用。转录组表达谱分析显示,PeBAM3在毛竹叶片和笋芽中相对表达量较高;随着笋高度增加,PeBAM3的表达水平持续上升;叶片中PeBAM3的表达量响应光周期变化,在夜间逐渐升高,在白天又逐渐降低。共表达网络分析发现,AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)类转录因子基因PeERF1与PeBAM3呈现共表达。qPCR结果显示,其在叶片中的表达量均是在夜间逐渐升高,在白天又逐渐降低,与淀粉含量变化趋势相反。DLR结果表明,PeERF1能够促进PeBAM3的表达。与野生型相比,过表达PeBAM3水稻转基因植株矮化,地上部分生长活力降低,叶片中的BAM活性显著提高,淀粉含量显著降低,葡萄糖、果糖和蔗糖含量显著增加。【结论】毛竹叶片淀粉含量呈现日变化规律,白天上升夜间下降;PeBAM3的表达量与淀粉含量变化趋势相反,转录因子PeERF1能够促进PeBAM3的表达;过表达PeBAM3促进水稻叶片淀粉的分解。研究结果不仅对于深入解析BAM在毛竹淀粉代谢中的作用提供了重要参考依据,而且对于竹子分子育种提供了潜在的基因资源。
关键词
毛竹
Β-淀粉酶
PeBAM3
转基因水稻
淀粉分解
Keywords
Phyllostachys edulis
β-amylase
PeBAM3
genetically modified rice
starch degradation
分类号
S718.46 [农业科学—林学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
毛竹PeBAM3在叶片淀粉分解过程的功能
王江飞
李慧
朱成磊
狄小琳
李英
王清楠
宛慧茹
孙化雨
高志民
《林业科学》
北大核心
2025
0
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