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甘薯CIN基因家族鉴定及影响块根膨大关键CIN基因的挖掘
1
作者
刘嘉婷
辛曙丽
+2 位作者
赵添
刘永华
朱国鹏
《热带作物学报》
CSCD
北大核心
2024年第10期2067-2080,共14页
细胞质转化酶(CIN)催化蔗糖不可逆地水解为葡萄糖和果糖,在模式植物根系生长发育中发挥着重要作用。目前尚未对甘薯CIN基因家族进行研究,更不清楚CIN在甘薯块根膨大中的具体作用。本研究系统鉴定了甘薯CIN基因家族的种类和数量并分析其...
细胞质转化酶(CIN)催化蔗糖不可逆地水解为葡萄糖和果糖,在模式植物根系生长发育中发挥着重要作用。目前尚未对甘薯CIN基因家族进行研究,更不清楚CIN在甘薯块根膨大中的具体作用。本研究系统鉴定了甘薯CIN基因家族的种类和数量并分析其蛋白质理化性质、染色体定位、系统发育、基因结构和保守基序、启动子顺式元件,同时,分析甘薯CIN家族基因在不同组织部位进行的表达特异性分析及其在不同类型根系中的表达水平和酶活性,初步筛选出在甘薯块根膨大中发挥重要作用的关键候选CIN基因。结果如下:(1)从甘薯(Ipomoeabatatas)基因组中共鉴定出12个IbCIN基因(IbCIN1-12),分布于8条染色体上,编码蛋白质的氨基酸数量范围为417~825 aa,分子量范围为46.60~93.75 kDa,等电点范围为4.83~7.17。(2)系统发育分析发现IbCIN可分为3个亚组,其中α1亚组1个,α2亚组3个,β亚组8个。α1、α2亚组成员之间在保守基序和基因结构上差异较小、相对保守,而β亚组成员之间则差异较大,表明β亚组的IbCIN基因可能在功能上更为多样,可以参与更多的生物过程。此外,IbCIN1、IbCIN7、IbCIN10、IbCIN12与拟南芥和木薯根系发育相关CIN基因的亲缘关系较近,推测其可能与非块根类型根系发育密切相关。(3)IbCINs在不同组织部位(幼叶、成熟叶、茎、花、60 d块根)和不同类型根系(白色纤维根、红色纤维根、柴根和60 d块根)中的表达水平分析表明,IbCIN4、IbCIN8和IbCIN11在块根中的表达水平最高,同时块根中的CIN酶活性也显著高于非块根类型根系,推测这3个基因可能在甘薯块根膨大中发挥着重要作用。(4)生物信息学分析进一步揭示IbCIN4、IbCIN8和IbCIN11可能通过调控蔗糖转运和代谢、光周期反应、赤霉素信号转导等途径和机制来共同促进甘薯块根的发育。本研究可为后续通过转基因技术等手段深入研究甘薯CIN基因的功能奠定基础。
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关键词
甘薯
细胞质转化酶
蔗糖代谢
基因家族
块根膨大
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职称材料
调控甘薯块根采后可溶性糖含量关键蔗糖分解酶及其基因家族成员的鉴定
2
作者
陈汉奇
李嘉旺
+1 位作者
刘永华
朱国鹏
《热带作物学报》
2025年第9期2031-2041,共11页
目前中国是世界上最大的甘薯生产国,采后块根中淀粉和可溶性糖(葡萄糖、果糖和蔗糖)含量不仅影响甘薯用途和商品性(如口感、营养品质和食品加工属性等),而且也会影响储运过程中的发芽、失重和腐烂变质等过程。对马铃薯和胡萝卜等块茎/...
目前中国是世界上最大的甘薯生产国,采后块根中淀粉和可溶性糖(葡萄糖、果糖和蔗糖)含量不仅影响甘薯用途和商品性(如口感、营养品质和食品加工属性等),而且也会影响储运过程中的发芽、失重和腐烂变质等过程。对马铃薯和胡萝卜等块茎/块根的研究表明,液泡转化酶(VIN)是决定其采后糖分组成和含量的主要蔗糖分解酶。然而目前尚不清楚调控甘薯块根采后糖分组成和含量的主要蔗糖分解酶种类。本研究以海南主栽甘薯品种高系14为材料,系统研究常温储藏(25℃)和低温储藏(15℃)下块根的糖分代谢特征,以鉴定出影响采后甘薯糖分组成和含量的主要蔗糖分解酶种类。结果表明:(1)低温处理可通过抑制己糖激酶(HK)活性和呼吸强度降低干物质损失和发芽率,从而增强甘薯的耐储性。(2)和常温处理相比,低温处理下块根可溶性糖(葡萄糖、果糖和蔗糖)含量的上升幅度更大,而淀粉含量下降的幅度相应也更大;同时,低温处理下块根中的β-淀粉酶活性显著高于常温处理,这表明低温储藏可促进淀粉水解为可溶性糖,从而提高块根中的可溶性糖含量。(3)常温储藏期间,细胞壁转化酶(CWIN)和蔗糖合成酶(Sus)活性整体呈现下降趋势,VIN活性呈现先升高后降至初始水平的趋势,只有细胞质转化酶(CIN)活性呈现不断上升的趋势,表明CIN为常温下导致己糖含量上升的关键蔗糖分解酶类;低温储藏期间,块根中3种转化酶的活性均呈现持续下降趋势,只有Sus活性呈现不断上升的趋势,表明Sus可能是低温下导致己糖含量上升的关键蔗糖分解酶类。(4)调控常温下CIN活性上升的主要基因家族成员为IbCIN4,而调控低温处理下Sus活性升高的主要基因家族成员为IbSus6。本研究发现采后储藏温度的不同会导致调控甘薯块根采后己糖含量的主要蔗糖分解酶种类发生变化。此外,本研究结果和前人在马铃薯块茎低温储藏中的研究结果不同,调控甘薯块根低温条件下己糖含量的主要蔗糖分解酶不是VIN,而是Sus。上述研究结果可为后续通过转基因技术等人工手段提高甘薯块根采后品质奠定理论基础。
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关键词
甘薯
蔗糖代谢
低温储藏
蔗糖分解酶
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职称材料
题名
甘薯CIN基因家族鉴定及影响块根膨大关键CIN基因的挖掘
1
作者
刘嘉婷
辛曙丽
赵添
刘永华
朱国鹏
机构
海南大学
南繁
学院
(三亚南繁研究院)
海南大学
热带
农林
学院
(
农业
农村
学院、
乡村
振兴
学院
)/
海南大学
海南省
热带
园艺作物
品质
调控
重点
实验室
保亭黎族苗族自治县
农业
服务中心
出处
《热带作物学报》
CSCD
北大核心
2024年第10期2067-2080,共14页
基金
国家自然科学基金项目(No.32260440)
海南省基础与应用基础研究计划(自然科学领域)高层次人才项目(No.2019RC146)
国家甘薯产业技术体系项目(No.CARS-10)。
文摘
细胞质转化酶(CIN)催化蔗糖不可逆地水解为葡萄糖和果糖,在模式植物根系生长发育中发挥着重要作用。目前尚未对甘薯CIN基因家族进行研究,更不清楚CIN在甘薯块根膨大中的具体作用。本研究系统鉴定了甘薯CIN基因家族的种类和数量并分析其蛋白质理化性质、染色体定位、系统发育、基因结构和保守基序、启动子顺式元件,同时,分析甘薯CIN家族基因在不同组织部位进行的表达特异性分析及其在不同类型根系中的表达水平和酶活性,初步筛选出在甘薯块根膨大中发挥重要作用的关键候选CIN基因。结果如下:(1)从甘薯(Ipomoeabatatas)基因组中共鉴定出12个IbCIN基因(IbCIN1-12),分布于8条染色体上,编码蛋白质的氨基酸数量范围为417~825 aa,分子量范围为46.60~93.75 kDa,等电点范围为4.83~7.17。(2)系统发育分析发现IbCIN可分为3个亚组,其中α1亚组1个,α2亚组3个,β亚组8个。α1、α2亚组成员之间在保守基序和基因结构上差异较小、相对保守,而β亚组成员之间则差异较大,表明β亚组的IbCIN基因可能在功能上更为多样,可以参与更多的生物过程。此外,IbCIN1、IbCIN7、IbCIN10、IbCIN12与拟南芥和木薯根系发育相关CIN基因的亲缘关系较近,推测其可能与非块根类型根系发育密切相关。(3)IbCINs在不同组织部位(幼叶、成熟叶、茎、花、60 d块根)和不同类型根系(白色纤维根、红色纤维根、柴根和60 d块根)中的表达水平分析表明,IbCIN4、IbCIN8和IbCIN11在块根中的表达水平最高,同时块根中的CIN酶活性也显著高于非块根类型根系,推测这3个基因可能在甘薯块根膨大中发挥着重要作用。(4)生物信息学分析进一步揭示IbCIN4、IbCIN8和IbCIN11可能通过调控蔗糖转运和代谢、光周期反应、赤霉素信号转导等途径和机制来共同促进甘薯块根的发育。本研究可为后续通过转基因技术等手段深入研究甘薯CIN基因的功能奠定基础。
关键词
甘薯
细胞质转化酶
蔗糖代谢
基因家族
块根膨大
Keywords
sweetpotato
cytoplasmic invertase(CIN)
sucrose metabolism
gene family
development of storage root
分类号
S531 [农业科学—作物学]
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职称材料
题名
调控甘薯块根采后可溶性糖含量关键蔗糖分解酶及其基因家族成员的鉴定
2
作者
陈汉奇
李嘉旺
刘永华
朱国鹏
机构
海南大学
南繁
学院
(三亚南繁研究院)
出处
《热带作物学报》
2025年第9期2031-2041,共11页
基金
国家自然科学基金项目(No.32260440)
海南省基础与应用基础研究计划(自然科学领域)高层次人才项目(No.2019RC146)
国家甘薯产业技术体系项目(No.CARS-10)。
文摘
目前中国是世界上最大的甘薯生产国,采后块根中淀粉和可溶性糖(葡萄糖、果糖和蔗糖)含量不仅影响甘薯用途和商品性(如口感、营养品质和食品加工属性等),而且也会影响储运过程中的发芽、失重和腐烂变质等过程。对马铃薯和胡萝卜等块茎/块根的研究表明,液泡转化酶(VIN)是决定其采后糖分组成和含量的主要蔗糖分解酶。然而目前尚不清楚调控甘薯块根采后糖分组成和含量的主要蔗糖分解酶种类。本研究以海南主栽甘薯品种高系14为材料,系统研究常温储藏(25℃)和低温储藏(15℃)下块根的糖分代谢特征,以鉴定出影响采后甘薯糖分组成和含量的主要蔗糖分解酶种类。结果表明:(1)低温处理可通过抑制己糖激酶(HK)活性和呼吸强度降低干物质损失和发芽率,从而增强甘薯的耐储性。(2)和常温处理相比,低温处理下块根可溶性糖(葡萄糖、果糖和蔗糖)含量的上升幅度更大,而淀粉含量下降的幅度相应也更大;同时,低温处理下块根中的β-淀粉酶活性显著高于常温处理,这表明低温储藏可促进淀粉水解为可溶性糖,从而提高块根中的可溶性糖含量。(3)常温储藏期间,细胞壁转化酶(CWIN)和蔗糖合成酶(Sus)活性整体呈现下降趋势,VIN活性呈现先升高后降至初始水平的趋势,只有细胞质转化酶(CIN)活性呈现不断上升的趋势,表明CIN为常温下导致己糖含量上升的关键蔗糖分解酶类;低温储藏期间,块根中3种转化酶的活性均呈现持续下降趋势,只有Sus活性呈现不断上升的趋势,表明Sus可能是低温下导致己糖含量上升的关键蔗糖分解酶类。(4)调控常温下CIN活性上升的主要基因家族成员为IbCIN4,而调控低温处理下Sus活性升高的主要基因家族成员为IbSus6。本研究发现采后储藏温度的不同会导致调控甘薯块根采后己糖含量的主要蔗糖分解酶种类发生变化。此外,本研究结果和前人在马铃薯块茎低温储藏中的研究结果不同,调控甘薯块根低温条件下己糖含量的主要蔗糖分解酶不是VIN,而是Sus。上述研究结果可为后续通过转基因技术等人工手段提高甘薯块根采后品质奠定理论基础。
关键词
甘薯
蔗糖代谢
低温储藏
蔗糖分解酶
Keywords
Ipomoea batatas
sucrose metabolism
low temperature storage
sucrose decomposing enzyme
分类号
S531 [农业科学]
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被引量
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甘薯CIN基因家族鉴定及影响块根膨大关键CIN基因的挖掘
刘嘉婷
辛曙丽
赵添
刘永华
朱国鹏
《热带作物学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
调控甘薯块根采后可溶性糖含量关键蔗糖分解酶及其基因家族成员的鉴定
陈汉奇
李嘉旺
刘永华
朱国鹏
《热带作物学报》
2025
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