玉米海藻糖含量測(cè)定及其合成酶基因的克隆與序列分析.pdf

1、玉米是我國(guó)主要糧食作物之一，同時(shí)也是需水較多、對(duì)水分脅迫比較敏感的作物。干旱對(duì)玉米等農(nóng)作物所造成的損失在所有非生物脅迫中居首位。我國(guó)每年約有60％的玉米面積受到干旱脅迫，因旱災(zāi)而減產(chǎn)達(dá)15％-20％。因此，研究玉米耐早機(jī)理，弄清玉米對(duì)干旱的適應(yīng)和調(diào)節(jié)機(jī)制，開(kāi)發(fā)玉米耐旱新材料，是減少干旱對(duì)玉米生產(chǎn)影響的有效措施。 耐旱植物卷柏在干旱條件下，體內(nèi)大量合成的海藻糖具有保護(hù)細(xì)胞內(nèi)活性物質(zhì)的功能，以降低逆境對(duì)細(xì)胞造成的傷害；在其他高等植物

2、如擬南芥、水稻等植物中，也發(fā)現(xiàn)海藻糖的存在并與干旱存在相關(guān)性。目前已有研究者將活性較高的外源海藻糖相關(guān)合成酶基因轉(zhuǎn)入水稻、擬南芥、煙草等植物中，使植物耐旱抗逆性得到提高。 本試驗(yàn)采用高效液相色譜法測(cè)定了玉米、小麥和卷柏葉片中的海藻糖，其中卷柏體內(nèi)海藻糖的含量達(dá)10.31.mg/g干重；而在玉米和小麥中未能檢測(cè)出海藻糖。本試驗(yàn)以水稻TPS的cDNA序列為探針，對(duì)玉米EST數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行同源檢索，通過(guò)DNASTAR軟件的Seqman程序

3、對(duì)同源性序列進(jìn)行拼接組裝，根據(jù)拼接序列設(shè)計(jì)特異引物，采用RT-PCR方法對(duì)序列進(jìn)行驗(yàn)證；然后用cDNA末端快速擴(kuò)增技術(shù)擴(kuò)增序列的5’端，最后得到了一條長(zhǎng)3055bp的cDNA全序列，命名為ZmTPS，GenBank登錄號(hào)為EU659122。序列分析表明，該序列具有完整的末端結(jié)構(gòu)，并含有一個(gè)2691bp的完整閱讀框，編碼897個(gè)氨基酸。通過(guò)比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)ZmTPS對(duì)應(yīng)的氨基酸序列與擬南芥、水稻TPS氨基酸序列的相似性分別達(dá)52.26％和4

4、1.56％；ZmTPS具有TPS保守功能域和糖基轉(zhuǎn)移酶模體，以及與合成海藻糖底物相結(jié)合的保守氨基酸如：Asp130、His154、Arg300等。在卷柏和擬南芥TPS氨基酸序列中存在突出的N端結(jié)構(gòu)，這部分序列起到抑制TPS活性的功能(VanDijcketal，2002)，而玉米ZmTPS中也存在類似的N端結(jié)構(gòu)；另外在玉米等海藻糖含量較低的植物中，其TPS序列均缺失了部分重要氨基酸，如Gly-Gly-Leu保守模體和一些與底物相結(jié)合的位點(diǎn)