玉米蔗糖代謝關(guān)鍵基因灌漿期動態(tài)表達及其調(diào)控的初步研究.pdf

1、蔗糖是高等植物光合作用的主要產(chǎn)物，也是植物體內(nèi)碳水化合物長距離運輸與分配的主要形式。蔗糖在成熟葉片中合成以后，主要被運送到異養(yǎng)組織（庫）中代謝利用或轉(zhuǎn)化為貯藏物質(zhì)。蔗糖還是植物體內(nèi)重要的信號分子，調(diào)控許多基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯。同時，蔗糖還能調(diào)節(jié)細胞滲透壓以及參與植物的抗逆性作用。蔗糖的合成、轉(zhuǎn)運和分解主要由3種酶和一種蛋白參與，它們是分別是轉(zhuǎn)化酶(Inv)，蔗糖合成酶(SuSy)，蔗糖磷酸合成酶(SPS)以及蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白(SUT)。其中In

2、v和SuSy主要負責蔗糖的水解，SPS是合成蔗糖的關(guān)鍵酶，而蔗糖從“源”到“庫”的運輸是由SUT來完成。
　　蔗糖與淀粉的生物合成有著密切的關(guān)系，其分解產(chǎn)物是淀粉合成所需前體物質(zhì)的來源。蔗糖合成酶是催化蔗糖到淀粉轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶，其催化蔗糖產(chǎn)生的UDPG在一系列酶的催化作用下轉(zhuǎn)化成淀粉合成的直接前體物ADPG。除此之外，其它蔗糖代謝相關(guān)的基因也影響淀粉的生物合成。因此，蔗糖的合成、分解以及轉(zhuǎn)運與淀粉合成緊密相關(guān)。我們以前的研究發(fā)現(xiàn)，一

3、些糖類和激素調(diào)控玉米胚乳中淀粉合成關(guān)鍵基因的表達，而對于玉米中蔗糖代謝關(guān)鍵基因的表達調(diào)控研究較少。因此為了進一步明確蔗糖代謝與淀粉合成之間的關(guān)系，以及明確糖和激素對蔗糖代謝關(guān)鍵基因的表達調(diào)控與對淀粉合成關(guān)鍵基因的表達調(diào)控之間的關(guān)系。本實驗以兩個高淀粉自交系和兩個低淀粉自交系為材料，測定授粉后不同天數(shù)穗位葉和籽粒中蔗糖含量以及蔗糖代謝關(guān)鍵基因的表達情況。以及以B73為材料，取授粉后10天的玉米籽粒胚乳，以不同的糖（蔗糖、葡萄糖和果糖）和激

4、素（GA、IAA和ABA）處理胚乳，然后測定胚乳中蔗糖代謝關(guān)鍵基因的表達情況。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　1.在高低淀粉自交系籽粒中，蔗糖含量呈單峰趨勢，都在15DAP達到峰值。在整個灌漿過程中，高淀粉自交系籽粒中蔗糖含量低于低淀粉自交系籽粒中蔗糖含量，高低淀粉自交系籽粒中蔗糖的合成速率分別在15DAP和10-15DAP達到最大;
　　2.Incw2和Incw3在穗位葉中不表達，只在籽粒中表達，高淀粉自交系籽粒中Incw2的表達量在

5、10-15DAP達到最高，而低淀粉自交系中Incw2的表達量在10DAP達到最大。在高低淀粉自交系中，Incw3主要在5-15DAP表達，并且表達量都呈下降趨勢，并且在5DAP，高淀粉自交系中Incw3的表達量低于在低淀粉自交系中的表達量，而其它時期沒有明顯的差異;
　　3.Ivr1和Incw1主要在籽粒灌漿后期表達，并且在25-35DAP，高淀粉自交系中Ivr1和Incw1的表達量高于低淀粉自交系中的表達量，而其它時期的表達量沒

6、有明顯區(qū)別;
　　4.在高低淀粉自交系穗位葉和籽粒中，Incw4在高淀粉自交系中的表達量分別在10-35DAP和整個灌漿時期高于淀粉自交系，而在高低淀粉自交系的籽粒中，高淀粉自交系中ZmSPS1表達量分別在5-25DAP高于在低淀粉自交系中的表達量。
　　5.糖和激素處理玉米胚乳的研究發(fā)現(xiàn)，蔗糖代謝關(guān)鍵基因不同程度地受到不同的糖或者激素的調(diào)控，ABA對多個基因具有調(diào)控作用(13/14)。并且發(fā)現(xiàn)蔗糖和ABA對基因表達調(diào)控的作