StGAPC和StEnolase在馬鈴薯塊莖低溫貯藏過程中的作用.pdf

1、為了延長(zhǎng)馬鈴薯的加工周期，減少貯藏期間原料損失，收獲后的馬鈴薯一般采用低溫貯藏，但低溫貯藏會(huì)引起塊莖低溫糖化，這嚴(yán)重影響了馬鈴薯加工品質(zhì)。本研究中，從抗低溫糖化馬鈴薯材料S.berthaultii中克隆了兩個(gè)在低溫貯藏期間均上調(diào)表達(dá)的基因StGAPC和StEnolase，并通過反向遺傳學(xué)方法分析了這兩個(gè)基因?qū)︸R鈴薯塊莖的淀粉-糖代謝的影響，從而推測(cè)其在塊莖低溫糖化中的作用。主要結(jié)果如下:
　　 1.通過RT-PCR方法擴(kuò)增獲得了

2、兩個(gè)候選基因(StGAPC，StEnolase)的全長(zhǎng)ORF，分別為1015bp和1335bp，分別編碼338個(gè)和444個(gè)氨基酸，比對(duì)分析結(jié)果表明，它們分別為糖酵解途徑上的磷酸化胞質(zhì)甘油醛-3-磷酸脫氫酶和烯醇化酶基因。這兩個(gè)基因在馬鈴薯植株中均為組成型表達(dá)，不具有器官特異性，但都在塊莖貯藏期間受到低溫誘導(dǎo)而上調(diào)表達(dá)，說明它們參與馬鈴薯對(duì)低溫的響應(yīng)。亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示，StGAPC基因主要定位在細(xì)胞質(zhì)中，而StEnolase基因主要在細(xì)

3、胞膜上。
　　 2.干涉或超量StGAPC的表達(dá)對(duì)植株的田間生長(zhǎng)表型無明顯影響，但轉(zhuǎn)StGAPC干涉株系塊莖休眠期明顯縮短，且塊莖萌發(fā)時(shí)的頂端優(yōu)勢(shì)消失，塊莖頂端出現(xiàn)多個(gè)芽同時(shí)萌發(fā)的現(xiàn)象?；虮磉_(dá)、酶活性和還原糖含量測(cè)定結(jié)果表明，抑制表達(dá)StGAPC，能夠顯著降低GAPDH酶活性，一定程度上加強(qiáng)塊莖呼吸速率，提高低溫貯藏轉(zhuǎn)基因塊莖中的還原糖積累;而超量表達(dá)StGAPC，能夠降低轉(zhuǎn)基因塊莖中還原糖含量，部分株系塊莖還原糖含量低于對(duì)照

4、近50％。相關(guān)代謝物質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果表明，抑制表達(dá)StGAPC，GAPDH酶下游產(chǎn)物3-PGA的含量明顯降低，糖酵解和TCA過程中相關(guān)代謝物質(zhì)發(fā)生明顯變化，由此可以推測(cè)，由于StGAPC基因表達(dá)的變化，使得TCA和PPP途徑發(fā)生改變，從而影響了貯藏期間塊莖的呼吸強(qiáng)度和還原糖含量，進(jìn)而在一定程度上調(diào)控了塊莖的低溫糖化，這個(gè)推測(cè)以及塊莖休眠期的縮短和發(fā)芽頂端優(yōu)勢(shì)的解除的原因還需進(jìn)一步研究證實(shí)。
　　 3.通過調(diào)節(jié)不同材料中StEnol

5、ase的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，超量轉(zhuǎn)基因株系田間生長(zhǎng)表型與對(duì)照無明顯差異，而干涉轉(zhuǎn)基因株系出現(xiàn)葉片發(fā)黃、植株生長(zhǎng)緩慢和植株產(chǎn)量明顯下降現(xiàn)象，其葉片葉綠素、還原糖和蔗糖均顯著低于對(duì)照，說明對(duì)StEnolase的抑制表達(dá)能夠減弱植株光合作用進(jìn)而影響植株生長(zhǎng)發(fā)育。后續(xù)試驗(yàn)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因干涉株系塊莖中Enolase酶活性明顯下降，其催化產(chǎn)物PEP含量明顯降低，且低溫貯藏時(shí)累積的葡萄糖、果糖和蔗糖含量均顯著高于對(duì)照，而轉(zhuǎn)基因超量株系塊莖可能因?yàn)槌勘磉_(dá)效果