番茄甘露聚糖酶基因家族進化表達分析及該家族基因沉默植株的構建.pdf

1、細胞壁是植物非常特殊的一種結構。在植物細胞的生長和分化過程中，逐漸分泌和沉淀形成了初生細胞壁和次生細胞壁。這兩種細胞壁主要都由纖維素、半纖維素和果膠這些多糖類物質(zhì)構成。細胞壁能夠維持植株機械支持力、參與物質(zhì)信號轉(zhuǎn)換以及逆境應激反應等。
　　在構成植物細胞壁半纖維素的多糖中，有一種近些年來逐漸受到重視的多糖，即甘露聚糖。這種多糖成分依據(jù)其組成單體種類和含量的不同而被分類為純甘露聚糖、半乳甘露聚糖、葡甘露聚糖和半乳葡甘露聚糖等四種形式

2、。在許多植物組織的細胞壁中，甘露聚糖普遍存在且含量豐富。例如，植物種子胚乳、果實和多年生植物的木質(zhì)部等。
　　甘露聚糖酶(EC3.2.1.78)又被稱為β-1，4-甘露聚糖內(nèi)切酶，是甘露聚糖水解過程中的關鍵酶，它能隨機裂解甘露聚糖骨架中的β-1，4糖苷鍵。迄今，此類酶在植物界已經(jīng)被廣泛而深入的研究。雖然這類酶的生化功能相似，但是它們在生物學功能層面卻表現(xiàn)出較大差異。
　　本研究利用計算生物學方法在番茄和大豆的基因組數(shù)據(jù)中對甘

3、露聚糖酶基因進行了搜索和鑒定，再采用比較基因組學的策略將擬南芥、番茄和大豆的甘露聚糖酶基因的結構、進化進行分析，對番茄甘露聚糖酶基因進行了組織特異性表達分析。構建了抑制番茄甘露聚糖酶基因的干擾表達載體，轉(zhuǎn)化番茄品種MicroTom獲得表達抑制的植株，為進一步研究番茄甘露聚糖酶各基因在不同組織器官及不同的生長發(fā)育階段中的功能和遺傳育種中的基因改造工作提供參考。
　　研究的結果如下:
　　(1)利用計算生物學方法，有11個和20

4、個甘露聚糖酶基因分別從番茄和大豆基因組中被鑒定出來。擬南芥、番茄和大豆三物種的蛋白序列比對后，一些保守基序和氨基酸殘基被發(fā)現(xiàn)。基因結構和系統(tǒng)發(fā)生綜合分析表明植物甘露聚糖酶基因內(nèi)含子的丟失在基因進化方面發(fā)揮著重要的作用。多物種的進化分析表明植物甘露聚糖酶的分化可能出現(xiàn)在低等和高等植物分化之后。
　　(2)通過對甘露聚糖酶基因的啟動子序列和它們組織特異表達的分析，表明甘露聚糖酶不僅參與到番茄各組織器官的生長發(fā)育過程，而且還與植株逆境脅