全 文 ：摇 核 农 学 报摇 圆园员员袁圆缘渊远冤院员员园苑 耀 员员员远允燥怎则灶葬造 燥枣 晕怎糟造藻葬则 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽
收稿日期院圆园员员鄄园员鄄园缘摇 接受日期院圆园员员鄄园猿鄄园愿
基金项目院国家自然科学基金渊猿员园苑员源猿猿冤渊猿园怨苑员苑怨缘冤袁抗逆转基因专项渊圆园园愿在载园愿园园猿鄄园园源冤
作者简介院付凤玲渊员怨远圆鄄冤袁女袁陕西蒲城人袁博士袁教授袁研究方向为玉米育种与分子生物学遥 耘鄄皂葬蚤造院枣枣造岳 泽蚤糟葬怎援 藻凿怎援 糟灶
通讯作者院李晚忱渊员怨缘愿鄄冤袁男袁四川自贡人袁博士袁教授袁研究方向为玉米分子生物学和遗传育种遥 耘鄄皂葬蚤造院葬怎皂凿赠皂泽岳 泽蚤糟葬怎援 藻凿怎援 糟灶
文章编号院员园园园鄄愿缘缘员渊圆园员员冤园远鄄员员园苑鄄员园
玉米海藻糖含量测定及其合成酶渊栽孕杂冤基因序列分析
付凤玲摇 阎摇 雨摇 刘卫国摇 李晚忱
渊员郾 四川农业大学玉米研究所袁四川 雅安摇 远圆缘园员源曰圆郾 四川农业大学农学院袁四川 雅安摇 远圆缘园员源冤
摘摇 要院自然界生物体内广泛存在着海藻糖遥 海藻糖不仅能在正常情况下为生物体新陈代谢提供能量贮
备袁更能在干旱尧高热尧低温等逆境胁迫下通过大量积累来帮助生物体抵御逆境伤害遥 因此袁对海藻糖积
累及其合成途径关键酶类的研究已越来越受到人们关注遥 本研究以垫状卷柏渊 杂藻造葬早蚤灶藻造造葬 责怎造增蚤灶葬贼葬
渊匀燥燥噪援 藻贼 郧则藻增冤 酝葬曾蚤皂援 冤为对照袁利用高效液相色谱法渊匀孕蕴悦冤检测了玉米自交系在不同干旱条件下的
叶片海藻糖含量袁结果显示袁在重度尧中度和轻度干旱胁迫下袁玉米中均未检测到海藻糖袁而正常状态下
的垫状卷柏海藻糖含量达 员园郾 猿员皂早 辕 早干重遥 另外袁本研究结合电子克隆对玉米自交系 员愿鄄缘怨怨 白的海藻
糖鄄远鄄磷酸合成酶渊 贼则藻澡葬造燥泽藻鄄责澡燥泽责澡葬贼藻 泽赠灶贼澡葬泽藻袁栽孕杂冤基因进行了序列扩增袁并用 砸栽鄄孕悦砸进行验证袁得到 员
条全长 猿园缘缘遭责的 糟阅晕粤全序列袁命名为 在皂栽孕杂袁郧藻灶月葬灶噪登录号为 耘哉远缘怨员圆圆遥 通过对不同物种 栽孕杂氨
基酸序列进行比对分析袁发现在玉米中存在许多重要的保守位点袁但同其他 栽孕杂 活性低的植物一样袁缺
失了部分保守区袁推测这可能是玉米海藻糖含量太低以至于 匀孕蕴悦未能检测出的原因遥
关键词院玉米曰海藻糖曰高效液相色谱曰海藻糖鄄远鄄磷酸合成酶曰序列分析
栽耘杂栽 韵云 栽砸耘匀粤蕴韵杂耘 悦韵晕栽耘晕栽 粤晕阅 杂耘匝哉耘晕悦耘 粤晕粤蕴再杂陨杂 韵云 栽砸耘匀粤蕴韵杂耘鄄
孕匀韵杂孕匀粤栽耘 杂再晕栽匀粤杂耘 郧耘晕耘 渊栽孕杂冤 陨晕 酝粤陨在耘
云哉 云藻灶早鄄造蚤灶早摇 再粤晕 再怎摇 蕴陨哉 宰藻蚤鄄早怎燥摇 蕴陨 宰葬灶鄄糟澡藻灶
渊员郾 酝葬蚤扎藻 砸藻泽藻葬则糟澡 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻袁 再葬爷葬灶袁 杂蚤糟澡怎葬灶摇 远圆缘园员源曰圆郾 粤早则燥灶燥皂赠 悦燥造造藻早藻袁 杂蚤糟澡怎葬灶 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁 再葬爷葬灶袁 杂蚤糟澡怎葬灶摇 远圆缘园员源冤
粤遭泽贼则葬糟贼院栽澡藻 贼则藻澡葬造燥泽藻 藻曾蚤泽贼泽 葬遭则燥葬凿 蚤灶 灶葬贼怎则葬造 燥则早葬灶蚤泽皂泽援 陨贼 蚤泽 灶燥贼 燥灶造赠 责则燥增蚤凿蚤灶早 藻灶藻则早赠 则藻泽藻则增蚤燥则 枣燥则 皂藻贼葬遭燥造蚤泽皂 蚤灶
早藻灶藻则葬造 糟燥灶凿蚤贼蚤燥灶袁 遭怎贼 葬造泽燥 则藻泽蚤泽贼蚤灶早 澡怎则贼 枣则燥皂 葬凿增藻则泽蚤贼赠 泽贼则藻泽泽 泽怎糟澡 葬泽 凿则燥怎早澡贼袁 澡藻葬贼袁 糟燥造凿 葬灶凿 泽燥 燥灶 遭赠 葬糟糟怎皂怎造葬贼蚤燥灶
藻曾糟藻泽泽蚤增藻造赠援 杂燥袁 泽贼怎凿赠蚤灶早 燥灶 贼澡藻 贼则藻澡葬造燥泽藻 葬糟糟怎皂怎造葬贼蚤灶早 皂藻糟澡葬灶蚤泽皂 葬灶凿 噪藻赠 藻灶扎赠皂藻 蚤灶 蚤贼泽 泽赠灶贼澡藻泽蚤泽 葬责责则燥葬糟澡 澡葬泽 遭藻藻灶
早蚤增蚤灶早 皂燥则藻 葬灶凿 皂燥则藻 葬贼贼藻灶贼蚤燥灶泽援 栽澡藻 造藻葬枣 贼则藻澡葬造燥泽藻 糟燥灶贼藻灶贼泽 燥枣 皂葬蚤扎藻 蚤灶遭则藻凿 造蚤灶藻泽 怎灶凿藻则 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 凿则燥怎早澡贼 贼则藻葬贼皂藻灶贼泽 憎藻则藻
贼藻泽贼藻凿 遭赠 澡蚤早澡 责藻则枣燥则皂葬灶糟藻 造蚤择怎蚤凿 糟澡则燥皂葬贼燥早则葬责澡赠 渊匀孕蕴悦冤 蚤灶 贼澡蚤泽 泽贼怎凿赠袁 杂藻造葬早蚤灶藻造造葬 责怎造增蚤灶葬贼葬 渊匀燥燥噪援 藻贼 郧则藻增冤 酝葬曾蚤皂
憎蚤贼澡 蚤灶 遭藻贼贼藻则 憎葬贼藻则援 栽澡藻 则藻泽怎造贼泽 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 贼则藻澡葬造燥泽藻 憎葬泽 灶燥贼 贼藻泽贼藻凿 蚤灶 葬造造 泽葬皂责造藻泽 燥枣 皂葬蚤扎藻袁 葬灶凿 员园郾 猿员皂早 辕 早 凿则燥怎早澡贼
憎藻蚤早澡贼 蚤灶 杂藻造葬早蚤灶藻造造葬 责怎造增蚤灶葬贼葬 渊 匀燥燥噪援 藻贼 郧则藻增冤 酝葬曾蚤皂 憎葬泽 皂藻葬泽怎则藻凿援 粤造造 猿园缘缘遭责 糟阅晕粤 泽藻择怎藻灶糟藻 燥枣 贼则藻澡葬造燥泽藻鄄
责澡燥泽责澡葬贼藻 泽赠灶贼澡葬泽藻 早藻灶藻 渊 栽孕杂冤 憎葬泽 糟造燥灶藻凿 枣则燥皂 皂葬蚤扎藻 蚤灶遭则藻凿 造蚤灶藻 野员愿鄄缘怨怨 月葬蚤冶 遭赠 糟燥皂遭蚤灶蚤灶早 藻造藻糟贼则燥灶蚤糟 糟造燥灶蚤灶早
皂藻贼澡燥凿 葬灶凿 砸栽鄄孕悦砸援 栽澡蚤泽 泽藻择怎藻灶糟藻 灶葬皂藻凿 葬泽 在皂栽孕杂 葬灶凿 造燥早早蚤灶早 蚤灶 郧藻灶月葬灶噪 葬泽 耘哉远缘怨员圆圆郾 悦燥皂责葬则蚤灶早 葬灶凿 葬灶葬造赠泽蚤灶早
憎蚤贼澡 燥贼澡藻则 泽责藻糟蚤藻泽爷 葬皂蚤灶燥 葬糟蚤凿 泽藻择怎藻灶糟藻泽 燥枣 栽孕杂袁 泽燥皂藻 燥枣 糟燥灶泽藻则增葬贼蚤增藻 泽藻择怎藻灶糟藻泽 憎葬泽 凿蚤泽糟燥增藻则则藻凿 蚤灶 皂葬蚤扎藻 栽孕杂袁 遭怎贼
藻曾蚤泽贼藻凿 责葬则贼蚤葬造 糟燥灶泽藻则增葬贼蚤增藻 泽藻择怎藻灶糟藻泽袁 憎澡蚤糟澡 憎葬泽 泽葬皂藻 葬泽 燥贼澡藻则 责造葬灶贼 泽责藻糟蚤藻泽 憎蚤贼澡 造燥憎 葬糟贼蚤增蚤贼赠 燥枣 栽孕杂 藻灶扎赠皂藻援 陨贼 蚤泽
藻泽贼蚤皂葬贼藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻 凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻泽 遭藻贼憎藻藻灶 栽孕杂 燥枣 皂葬蚤扎藻 葬灶凿 燥贼澡藻则 泽责藻糟蚤藻泽 皂葬赠 则藻泽怎造贼 蚤灶 贼燥燥 造燥憎 糟燥灶贼藻灶贼 贼则藻澡葬造燥泽藻 蚤灶 皂葬蚤扎藻 贼燥
遭藻 贼藻泽贼藻凿 遭赠 匀孕蕴悦援
运藻赠 憎燥则凿泽院皂葬蚤扎藻曰 贼则藻澡葬造燥泽藻曰 匀孕蕴悦曰 栽孕杂曰 泽藻择怎藻灶糟藻 葬灶葬造赠泽蚤泽
苑园员员
核摇 农摇 学摇 报 圆缘 卷
摇 摇 海藻糖是由 圆 个葡萄糖单元通过 琢袁琢鄄员鄄员 糖苷键
链接而成的非还原性双糖袁既是生物体能源和碳源的
贮藏类物质袁更是干旱尧脱水尧低温尧高渗透性等逆境下
的应激代谢产物遥 自然界中袁海藻糖广泛存在于藻类尧
细菌尧真菌尧低等植物尧昆虫和其他无脊椎动物中咱员暂 遥
植物中海藻糖的主要合成途径是由尿苷鄄圆鄄磷酸鄄葡萄
糖和 远鄄磷酸鄄葡萄糖在海藻糖鄄远鄄磷酸合成酶渊 贼则藻澡葬造燥泽藻鄄
远鄄责澡燥泽责澡葬贼藻 泽赠灶贼澡葬泽藻袁栽孕杂冤的作用下生成 远鄄磷酸鄄海藻
糖袁然后经海藻糖鄄远鄄磷酸酯酶 渊 贼则藻澡葬造燥泽藻鄄远鄄责澡燥泽责澡葬贼藻
责澡燥泽责澡葬贼葬泽藻袁栽孕孕冤的脱磷酸作用生成海藻糖袁其中 栽孕杂
是海藻糖合成过程的一个关键酶咱圆袁猿暂 遥
自 员愿愿圆 年首次从黑麦的麦角菌中发现并分离出
海藻糖以来袁越来越多的研究证明袁海藻糖是一种稳
定尧安全尧可靠的天然糖类袁对生物体具有奇特的保护
作用咱源 耀 远暂 袁尤其是在干旱尧低温尧高热尧高渗透性等逆境
下对生物体新陈代谢相关的生物大分子独特的保护作
用已越来越受到广泛关注遥 近年来袁植物学家尝试用
不同来源的 栽孕杂基因转化植物袁期望转基因株系能够
通过海藻糖的过量积累达到改良植物耐逆性的目
的咱猿袁苑 耀 员员暂 遥 后来的研究又进一步表明袁栽孕杂 和 栽孕孕 基
因不仅影响海藻糖的合成袁还在植物逆境生长和生理
调节方面起到重要的信号作用咱员圆暂 遥 一些植物如卷柏尧
拟南芥尧烟草等的海藻糖含量和 栽孕杂 基因已相继被测
定和克隆咱员猿 耀 员缘暂 袁而有关玉米海藻糖含量及 栽孕杂 序列
全长还未见报道遥 本研究利用 匀孕蕴悦法测定了玉米海
藻糖含量袁并用电子克隆与 砸栽鄄孕悦砸 及 砸粤悦耘 相结合袁
获得了玉米 栽孕杂 全长 糟阅晕粤遥 通过与其他物种 栽孕杂 氨
基酸序列的比对分析袁以了解玉米 栽孕杂 基因序列特
点遥
员摇 材料与方法
员郾 员摇 试验材料及取样处理
不同耐旱性玉米自交系 愿员缘远缘尧圆园园月尧晕愿苑鄄员尧员愿鄄
缘怨怨 白尧员愿鄄缘怨怨酝 和 耘杂源园 共 远 个材料袁种植于宁夏永
宁县遥 试验按 圆 因素随机区组设计袁缘 行区袁株行距
园郾 猿皂 伊园郾 苑皂袁行长 猿皂袁单株种植袁重复 圆 次遥 猿 种水分
处理分别为重度干旱院仅在播种前充分灌 员 次水曰中度
干旱院除播前充分灌 员次水外袁拔节期再灌 员 次水曰轻度
干旱渊对照冤院在播前尧拔节期和灌浆期各充分灌水 员 次遥
取授粉后 圆园凿 的穗上叶袁员园缘益杀青袁怨园益烘至恒重袁粉
碎后用于海藻糖检测袁垫状卷柏和普通小麦作参照遥
员郾 圆摇 海藻糖含量测定
海藻糖标准曲线院海藻糖标准品用超纯水配置成
浓度为 苑缘袁员缘园袁圆缘园袁缘园园 和 员园园园滋早 辕 皂造的标准溶液袁进
行色谱分析袁重复测定 猿 次遥 以标准溶液的质量浓度
渊曾冤为横坐标袁色谱峰面积渊赠冤为纵坐标袁取 猿 次测定
的平均值用于绘制标准曲线袁得方程如下院
标准曲线方程为 赠 越员源源郾 远曾 原圆缘猿缘渊砸圆 越 园郾 怨怨怨冤
色谱分析条件和参数院高效液相色谱仪渊粤早蚤造藻灶贼
公司袁匀孕员员园园 型冤袁糖分析柱为固定相袁猿颐 员 体积的乙
腈颐 水为流动相袁流速 园郾 愿皂造 辕 皂蚤灶袁进样量 圆园滋造袁柱温
猿缘益袁 差示折光检测器渊砸陨阅冤温度 源园益遥
样品处理与海藻糖含量测定院准确称取已粉碎好
的玉米样品各 圆早袁分别盛入 缘园皂造 离心管中袁加入定量
超纯水袁员园园益水浴 圆澡袁放入超声仪中超声处理 圆园皂蚤灶袁
经 员园袁园园园则 辕 皂蚤灶离心 圆园皂蚤灶袁取 员皂造上清液转入 缘皂造离
心管袁再加入 猿皂造 乙腈袁并用 园郾 源缘滋皂 微孔滤膜过滤袁
即可装柱检测遥 将检测结果渊色谱峰面积冤代入标准
曲线方程即可计算出各样品海藻糖含量遥
员郾 猿摇 海藻糖鄄远鄄磷酸合成酶渊栽孕杂冤基因 糟阅晕粤 全长克
隆及验证
员郾 猿郾 员摇 玉米 栽孕杂 电子克隆 摇 在 郧藻灶月葬灶噪 数据库中袁
以水稻 栽孕杂 的 糟阅晕粤 序列为信息探针袁同源搜索玉米
凿遭耘杂栽袁将高度同源的玉米 耘杂栽泽序列渊筛选条件为院重
叠 员园园遭责袁蚤凿藻灶贼蚤贼赠 跃 愿缘豫 冤下载保存遥 用 阅晕粤杂栽粤砸 软
件渊憎憎憎援 凿灶葬泽贼葬则援 糟燥皂冤的 杂藻择皂葬灶 程序将这些 耘杂栽泽 序
列拼接组装成重叠群渊悦燥灶贼蚤早冤遥 再以此 悦燥灶贼蚤早 为信息
探针袁重复以上 月造葬泽贼灶 检索过程袁反复进行 耘杂栽泽 重叠
群的拼接和比对袁直至检出的 悦燥灶贼蚤早不能继续延伸袁最
后得到一个较长的序列遥
员郾 猿郾 圆摇 栽孕杂 电子克隆序列验证摇 以电子克隆序列为
基础袁分段设计特异引物遥 提取玉米自交系 员愿鄄缘怨怨 白
幼叶总 砸晕粤袁以此为模板袁用设计好的特异引物进行
分段扩增渊图 员冤遥 扩增产物经 员豫琼脂糖凝胶电泳分
离后袁切胶纯化并测序比对袁验证电子克隆序列遥 最后
用快速末端扩增法渊砸粤悦耘法冤获得 栽孕杂基因 糟阅晕粤全
长遥
员郾 源摇 不同物种来源的 栽孕杂序列比对与分析
从 晕悦月陨 网站下载不同生物来源的 栽孕杂 序列信
息袁用 阅晕粤酝粤晕 软件渊憎憎憎援 造赠灶灶燥灶援 糟燥皂冤分析从玉米
中克隆的 栽孕杂序列特点袁并对其推导编码的氨基酸结
构与功能域进行分析比对遥
圆摇 结果与分析
圆郾 员摇 玉米海藻糖含量测定
试验测定了 远 个玉米自交系在 猿 种干旱状态下叶
愿园员员
摇 远 期 玉米海藻糖含量测定及其合成酶渊栽孕杂冤基因序列分析
图 员摇 玉米 栽孕杂 糟阅晕粤序列扩增示意图
云蚤早援 员摇 粤皂责造蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 泽噪藻贼糟澡 皂葬责 燥枣 栽孕杂 糟阅晕粤 泽藻择怎藻灶糟藻 蚤灶 皂葬蚤扎藻
孕员枣院缘爷鄄粤粤粤栽郧栽郧郧栽栽郧郧悦郧郧悦粤郧粤郧鄄猿 爷 袁 孕员则院缘爷鄄粤郧悦粤粤郧栽粤郧悦郧郧郧悦郧栽栽粤郧粤鄄猿爷
孕圆枣院缘爷鄄郧栽栽郧粤悦栽郧悦栽郧栽悦悦悦栽粤栽栽悦鄄猿 爷袁 孕圆则院缘爷鄄悦悦悦栽悦栽郧郧悦栽栽栽粤悦栽栽栽郧郧鄄猿爷
孕猿枣院缘忆鄄悦栽粤粤栽粤悦郧粤悦栽悦粤悦栽粤栽粤郧郧郧悦粤粤郧悦粤郧栽郧郧栽粤栽悦粤粤悦郧悦粤郧粤郧栽鄄猿忆渊砸粤悦耘通用引物冤袁
孕猿则院缘爷鄄栽栽悦栽栽郧栽栽郧郧悦粤悦粤郧悦粤粤栽悦栽郧鄄猿爷
片海藻糖含量袁以垫状卷柏和普通小麦作为参照遥 检
测结果表明袁远 个玉米自交系在 猿 种不同程度的干旱
胁迫下均未检测到明显的海藻糖吸收峰袁未能检测出
海藻糖含量袁而在未胁迫的垫状卷柏中海藻糖含量高
达 员园郾 猿员皂早 辕 早 干重袁出峰时间与海藻糖标样一样袁在
远郾 怨远 耀 远郾 怨苑皂蚤灶遥 在未胁迫的普通小麦中没有检测到
海藻糖遥 部分样品色谱结果见图 圆遥 另外袁为进一步
确定玉米中是否有海藻糖存在袁又对各干旱处理的籽
粒进行了测定袁结果仍未检测出海藻糖遥 分析原因袁可
能是玉米中海藻糖含量太低袁加之其他双糖干扰袁砸陨阅
检测器灵敏度不够等袁使得色谱基线较高袁影响了玉米
海藻糖的检测遥
圆郾 圆摇 海藻糖鄄远鄄磷酸合成酶渊栽孕杂冤基因 糟阅晕粤 全长克
隆及验证
提取玉米自交系 员愿鄄缘怨怨 白叶片总 砸晕粤袁结合紫外
吸收和电泳分离检测总 砸晕粤质量袁确定纯度和完整度
较好后袁反转录成 糟阅晕粤袁作为扩增玉米 栽孕杂 基因全长
的模板遥 由于 栽孕杂基因较长袁试验采用分段扩增法获
得目的基因全长遥 依据电子克隆序列设计 猿 对正反向
特异引物袁按图 员 分别扩增 孕员尧孕圆尧孕猿 片段袁结果见图
猿遥 孕员 和 孕圆 片段的理论长度分别为 怨猿圆遭责和 员远愿苑遭责袁
引物 孕员枣 辕 孕员则和 孕圆枣 辕 孕圆则的扩增产物经电泳检测袁扩增
条带与电子克隆片段长度大小相符袁测序结果与电子
克隆序列的相似性达 怨怨郾 远缘豫 袁仅有 怨 个碱基存在差
异遥 由 砸粤悦耘通用引物 孕猿枣和特定引物 孕猿则 扩增得到
的 孕猿 片段袁长 苑圆员遭责袁与 孕圆 片段之间含有一致的长
愿猿遭责的重复区域袁与预计相符合袁表明电子克隆序列
正确遥 去掉 孕员尧孕圆 之间重叠的 圆园圆遭责袁孕圆尧孕猿 之间重
叠的 愿猿遭责袁得到玉米 栽孕杂 全长 糟阅晕粤 为 猿园缘缘遭责袁命名
为 在皂栽孕杂袁郧藻灶遭葬灶噪 登录号为 耘哉远缘怨员圆圆袁序列信息及
推测氨基酸序列见图 源遥
圆郾 猿摇 在皂栽孕杂氨基酸序列分析
将 在皂栽孕杂序列在 晕悦月陨 进行开放阅读框渊韵砸云冤
分析袁发现在 圆愿 耀 圆苑员愿遭责 之间有一个完整的 韵砸云袁起
始子为 粤栽郧袁终止子是 栽粤郧袁编码 愿怨苑 个氨基酸袁在 猿爷
端非翻译区有 圆园遭责 的 责燥造赠 渊 粤冤 尾巴袁见图 源遥 从
在皂栽孕杂翻译得到氨基酸的组成推测袁该蛋白等电点 孕陨
愿郾 远源袁分子量为 员员猿园怨猿郾 愿阅遥 其中亮氨酸尧丝氨酸尧精
氨酸含量较多袁分别有 员园员尧愿圆 和 苑怨 个遥
圆郾 源摇 玉米 在皂栽孕杂与其他物种 栽孕杂氨基酸序列比对
从 晕悦月陨下载包括微生物尧低等植物尧高等植物的
栽孕杂氨基酸序列袁发现植物中 栽孕杂 氨基酸序列长度均
大于微生物袁其中卷柏和玉米 在皂栽孕杂 序列较长袁约
员园园园 个氨基酸遥 而微生物如酵母尧大肠杆菌尧分枝杆
菌和白色念珠菌长约 缘园园 个氨基酸遥 用 阅晕粤酝粤晕缘郾 园
软件进行序列相似性比对分析袁发现微生物与植物
栽孕杂相似区域主要集中于植物 栽孕杂 的中部袁植物 栽孕杂
相对多出了 晕端和 悦端遥 其中卷柏 晕端最长袁多出约
员园园 个氨基酸遥 水稻尧拟南芥尧棉花等也有相对突出的
晕端袁推测高等植物 栽孕杂 序列中均存在类似结构遥 研
究表明袁晕 端多出的部分氨基酸可能抑制 栽孕杂 的活
性咱员远暂 袁对酶活性起到负调控作用袁从而使植物体内海
藻糖积累较少遥
进一步分析比较 在皂栽孕杂 与其他物种 栽孕杂 序列的
相似性发现袁结合电子克隆和 缘爷砸粤悦耘 法得到的玉米
在皂栽孕杂序列与其他序列有较高同源性袁见图 缘遥 如大
肠杆菌中的 粤泽责员猿园尧匀蚤泽员缘源 在各物种中均有完全一致
的序列渊以下氨基酸位置均以大肠杆菌为准冤袁这 圆 个
氨基酸是与海藻糖合成底物尿苷鄄圆鄄磷酸鄄葡萄糖和 远鄄
磷酸鄄葡萄糖相结合的位点遥 在各物种很保守的
蕴赠泽圆远苑 起到与葡萄糖相连的作用袁在 粤泽责猿远员 位置处
均存在保守的糖原磷酸化酶或糖基转移酶模体
野郧孕郧栽云冶咱员苑暂 遥 这些氨基酸是 栽孕杂酶重要的功能位点袁
在各物种中很保守遥
怨园员员
核摇 农摇 学摇 报 圆缘 卷
图 圆摇 各样品海藻糖液相色谱图
云蚤早援 圆摇 蕴蚤择怎蚤凿 糟澡则燥皂葬贼燥早则葬皂 燥枣 贼则藻澡葬造燥泽藻 蚤灶 增葬则蚤藻贼赠 泽葬皂责造藻泽
园员员员
摇 远 期 玉米海藻糖含量测定及其合成酶渊栽孕杂冤基因序列分析
图 猿摇 玉米 栽孕杂基因 糟阅晕粤分段扩增电泳图
渊员袁圆 泳道为 员愿鄄缘怨怨 白冤
云蚤早援 猿摇 耘造藻糟贼则燥责澡燥则藻泽蚤泽 皂葬责 燥枣 皂葬蚤扎藻 栽孕杂
葬皂责造蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 燥灶 员豫 葬早葬则燥泽藻 早藻造
虽然物种间 栽孕杂 在许多区域很保守袁但 栽孕杂 自身
结构及活性存在较大差异遥 大肠杆菌的 郧造赠圆员鄄郧造赠圆圆鄄
蕴藻怎圆猿 模体在 栽孕杂 活性较高的微生物和卷柏中均存
在袁其中 郧造赠圆圆 和 粤则早圆远圆 起到与底物尿苷鄄圆鄄磷酸鄄葡
萄糖相结合的作用袁但在 栽孕杂 活性较低的植物中袁却
没有类似结构袁这可能影响了底物与酶的结合遥 另外
在大肠杆菌中 栽则责猿怨 和 郧造赠源源 处的 圆 个氨基酸只在微
生物和卷柏中较保守袁可能是影响 栽孕杂活性的位点遥
综上分析表明袁玉米海藻糖含量较少以至于无法
用 匀孕蕴悦 检测的主要原因袁可能是玉米 栽孕杂 基因序列
相比微生物缺失了部分保守位点而造成酶活性太低袁
加之多出的 晕端对酶活性的抑制或负调控作用袁使得
海藻糖不能在生物体内明显积累遥
猿摇 讨论
猿郾 员摇 玉米海藻糖含量较低的原因
海藻糖既是一种贮藏性糖类袁又是应激代谢的重
要产物袁受环境影响较明显遥 当卷柏处于干旱条件下
时袁海藻糖的含量可达干重的 员圆豫 袁恢复正常浇水时袁
海藻糖含量又迅速降低咱员愿暂 遥 海藻糖的含量不仅与外
界环境有关袁还受自身 栽孕杂活性的影响遥 灾葬灶 等咱员远暂研
究发现将拟南芥和卷柏 栽孕杂 酶 晕 端的部分氨基酸去
除后袁转化酿酒酵母袁发现 栽孕杂 活性比原来完整序列
增加了 员园 耀 源园 倍袁海藻糖的含量也增加了 圆园 耀 源园 倍遥
晕端约 员园园 个氨基酸可能起到抑制 栽孕杂 活性的作用袁
而在海藻糖含量较高的大肠杆菌和酵母中 栽孕杂 没有
这部分氨基酸序列遥 玉米 在皂栽孕杂 尽管有一些与底物
结合的保守位点袁但缺乏海藻糖积累较多的微生物和
卷柏 栽孕杂的功能模体野郧造赠圆员鄄郧造赠圆圆鄄蕴藻怎圆猿冶袁再加之玉
米 在皂栽孕杂 序列和其他植物一样袁多出的 晕 端序列对
酶活性产生的抑制作用袁最终导致玉米海藻糖不能积
累遥
植物中海藻糖可被海藻糖酶降解为 圆 个葡萄糖袁
研究认为植物中不能积累海藻糖与海藻糖酶活性过高
有关遥 酝怎造造藻则等咱员源暂发现拟南芥体内海藻糖酶在花药
中活性较高袁其次是叶尧茎和根部袁当用有效霉素 粤 抑
制海藻糖酶的活性后袁拟南芥体内海藻糖的含量有明
显增加遥 同时在花尧叶和茎中蔗糖与淀粉含量减少袁作
者认为在植物中海藻糖和海藻糖酶可能起到调节碳水
化合物分配的作用遥 植物中除了海藻糖还有含量更多
的蔗糖尧葡萄糖等糖类遥 研究发现蔗糖比海藻糖有较
高的溶解度袁因而更适合在体内运输糖份咱员怨暂 遥 蔗糖有
较高的水解自由能袁通过蔗糖酶和蔗糖合酶都能分解
成果糖和尿苷鄄圆鄄磷酸鄄葡萄糖袁节约了部分能量咱圆园暂 袁因
此部分植物选择富集蔗糖而不是海藻糖遥
猿郾 圆摇 海藻糖与植物耐逆性
在干旱尧高温尧冷冻尧高渗透压等不良环境条件下袁
海藻糖能起到保护尧稳定蛋白质和细胞膜的作用遥 特
别是在干旱条件下袁海藻糖通过氢键与氨基酸相连袁可
以代替水起到防止蛋白质变性和细胞融合的作用遥 在
高温和低 责匀环境下袁海藻糖依然稳定咱圆园暂 遥 海藻糖比
蔗糖有较高玻璃态转变温度渊栽早冤袁能在高于 栽早 时提
员员员员
核摇 农摇 学摇 报 圆缘 卷圆员员员
摇 远 期 玉米海藻糖含量测定及其合成酶渊栽孕杂冤基因序列分析 猿员员员
核摇 农摇 学摇 报 圆缘 卷
图 源摇 玉米 在皂栽孕杂基因 糟阅晕粤及推导氨基酸序列信息
云蚤早援 源摇 杂藻择怎藻灶糟藻 燥枣 在皂栽孕杂 糟阅晕粤 葬灶凿 凿藻凿怎糟藻凿 葬皂蚤灶燥 葬糟蚤凿 蚤灶 皂葬蚤扎藻
供较好的蛋白质保护作用袁在相同的 栽早 下袁对 远鄄磷酸
葡萄糖脱氢酶的保护作用袁海藻糖明显优于蔗糖咱圆员暂 遥
这些保护作用是其他糖不可比拟的袁海藻糖可以作为
理想的应激保护物质广泛存在于动植物中遥
近年来国内外许多研究者将外源海藻糖合成酶基
因转入到植物中袁提高了转基因植物的抗逆性袁特别是
抗旱的能力遥 美国康乃尔大学的 粤躁葬赠 运 郧葬则早 等报道
了他们将大肠杆菌中的 栽孕杂 和 栽孕孕 基因融合在一起
形成 栽孕杂孕袁转入印度籼稻中袁海藻糖含量达到非转基
因籼稻的 猿 耀 员园 倍袁当处于环境胁迫下时袁转基因水稻
的光合作用效率提高袁产量也得到部分增加咱远暂 遥 戴秀
玉等咱愿暂将大肠杆菌海藻糖合成酶基因转入野生型烟
草中袁转基因烟草表现出耐盐性生长尧干燥失重缓慢等
抗逆表型袁提高了植物的耐盐碱尧耐干旱性遥
运燥泽皂葬泽等咱圆圆暂将棉花用 孕耘郧远园园园 模拟干旱处理
后袁用 砸栽鄄孕悦砸检测 栽孕杂基因在不同组织的表达袁发现
干旱处理后酶活表达比浇水对照有明显增加遥 栽葬则藻噪
耘陨鄄月葬泽澡蚤贼蚤等咱圆猿暂用 郧悦鄄酝杂 检测发现小麦中存在海藻
糖袁并用 匀孕蕴悦测定其含量袁发现在干旱胁迫下袁所有
小麦海藻糖含量均增加袁其中海藻糖含量最高可达浇
水对照的 员源 倍遥 结合上述研究袁笔者认为在干旱胁迫
下过量表达海藻糖可能具有提高小麦抗胁迫的能力遥
源员员员
摇 远 期 玉米海藻糖含量测定及其合成酶渊栽孕杂冤基因序列分析
图 缘摇 玉米 在皂栽孕杂与其他生物 栽孕杂推导氨基酸序列比对
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参考文献院
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解途经及其生物学功能咱 允暂 援 生命的化学袁 圆园园远袁圆远渊猿冤院圆猿猿 原
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因烟草提高耐盐性的研究咱允暂 援植物学通报袁圆园园愿袁圆缘渊员冤院源员 原 源怨
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咱 愿 暂 摇 戴秀玉袁王忆琴袁杨 波袁周 坚援大肠杆菌海藻糖合成酶基因对提
高烟草抗逆性能的研究咱允暂 援微生物学报袁圆园园员袁源员院源圆苑 原 源猿员
咱 怨 暂摇 王自章袁张树珍袁杨本鹏袁李杨瑞援甘蔗根癌农杆菌介导转化海藻
糖合酶基因获得抗渗透胁迫能力增强植株咱 允暂 援 中国农业科学袁
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咱员园暂摇 牟 禹袁付凤玲袁何 晶袁李晚忱援 转酿酒酵母海藻糖合成酶基因
渊栽孕杂员冤玉米植株的获得咱允暂 援核农学报袁圆园园苑袁圆员渊缘冤院源猿园 原 源猿缘
咱员员暂摇 张志勇袁陈 梅袁李晚忱袁付凤玲援以玉米幼胚为受体转化海藻糖
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渊责任编辑摇 王媛媛冤
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