大豆蔗糖代谢相关基因GmCInv1和GmSPP1的克隆及功能分析

【摘要】菜用大豆是一种重要的豆类蔬菜,指处于鼓粒末期(R6-R7)籽粒饱满,荚和籽粒翠绿色,但籽粒尚未完全成熟的大豆。食味品质是菜用大豆的重要品质要素,籽粒的蔗糖含量是食味品质中的甜味因子。本研究以菜用大豆品种“南农菜豆6号”为材料,克隆了参与蔗糖合成和代谢的两个酶的基因GmCInv1和GmSPP1,并对两基因的表达模式及功能进行初步分析,旨在了解这些基因对组织中糖分累积及植物生长发育的影响。主要试验结果如下：1.菜用大豆不同组织中蔗糖含量变化随着大豆籽粒的发育,籽粒中的蔗糖含量在花后15天(DAF15)到DAF30天是逐渐升高的,DAF30-35天蔗糖含量降低,DAF35-DAF50蔗糖含量升高。。大豆花期根和花等组织中的蔗糖含量较高。2.GmCInv1基因的克隆及序列分析以编码拟南芥细胞质转化酶基因序列为探针,通过电子克隆方法,从菜用大豆中克隆得到编码大豆细胞质转化酶GmCInv1基因。序列分析发现GmCInv1包含一个长为1668bp的开放阅读框,编码555个氨基酸,推测蛋白质的分子量是63.20kD。GmCInv1与百脉根细胞质转化酶Ljinv1氨基酸序列相似性达到92%。3.GmCInv1基因的表达模式分析和功能分析利用实时定量PCR对GmCInv1基因的组织特异性进行分析。结果显示,GmCInv1在大豆籽粒的不同发育时期表达量不同,呈先升高后降低的趋势,在DAF35天是表达量最高。GmCInv1在苗期根部和花中的表达量较高,在茎中表达量最低。随着叶片的发育,叶片初期的GmCInv1表达量很低,后期GmCInv1表达量却很高。将GmCInv1转化拟南芥进行过表达分析,与对照相比转基因株系糖分组成发生变化,叶片中蔗糖含量降低,葡萄糖含量升高,但种子蔗糖含量与野生型相比并无显著差异。转基因GmCInv1拟南芥的生长发育受到影响,莲座叶数目增加,开花延迟。过表达GmCInv1基因拟南芥叶片中的脯氨酸含量显著升高。4.GmSPP1的克隆及序列分析以编码拟南芥蔗糖-6-磷酸酯酶1(AtSPP1)为探针,通过电子克隆的方法,从大豆中克隆得到编码大豆蔗糖-6-磷酸酯酶基因GmSPP1。序列分析表明GmSPP1包含一个1257bp开放阅读框,编码418个氨基酸,基因编码的蛋白质分子量是47.22kD。GmSPP1在同源性分析中与葡萄SPP氨基酸序列相似性是69%。5.GmSPP1基因的表达模式分析和功能分析随着大豆籽粒的发育,籽粒中GmSPP1表达量一直在升高。在12h光照／12h黑暗环境(LD)和持续光照(LL)环境下,GmSPP1与编码大豆蔗糖磷酸合成酶基因GmSPS1的表达趋势基本一致。LD条件时,GmSPP1表达呈单峰态,先升高后降低,并且每24h为一个周期,GmSPP1表达变化与蔗糖含量变化趋势一致。在LL条件下,GmSPP1表达量也呈单峰态,先升高后降低,并且每12h为一个周期,与蔗糖含量变化趋势一致。转GmSPP1基因的拟南芥株系种子中的蔗糖含量与野生型相比显著升高,拟南芥中过表达GmSPP1基因对植株的生长发育影响不明显
【作者】徐志华；
【导师】邢邯；
【作者基本信息】南京农业大学，作物遗传育种，2013，硕士
【关键词】大豆；蔗糖-6-磷酸酯酶；转化酶；基因克隆；功能分析；

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