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甘蔗果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶基因(F2KP)的克隆及其功能研究
  • ISSN号:1674-7968
  • 期刊名称:《农业生物技术学报》
  • 时间:0
  • 分类:S513.03[农业科学—作物学]
  • 作者机构:[1]福州(国家)水稻改良分中心/农业部闽台农作物种质资源利用重点开放实验室/福建省作物分子育种工程实验室/福建省水稻分子育种重点实验室/福建省作物种质创新与分子育种省部共建国家重点实验室培育基地/福建省农业科学院水稻研究所,福州350003, [2]福建师范大学生命科学学院,福州350108, [3]农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室,福州350108, [4]福建省农业科学院果树研究所,福州350013, [5]沙县金沙高级中学,沙县365500
  • 相关基金:农业部现代农业产业技术体系建设专项(No.CARS-20-4-4); 国家自然科学基金(No.30871575)
中文摘要:

果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶(fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase,F2KP)是影响生物碳积累和分配的调控关键酶,同时也是一个具有激酶和酯酶两种催化活性的双功能酶。本研究在已获得甘蔗(Saccharum officinarum)蔗叶F2KP(命名为SoF2KP-L)的基础上,以蔗茎cDNA为模板克隆获得不同长度的同源片段,分别命名为SoF2KP-S1、SoF2KP-S2和SoF2KP-S3。生物信息学分析结果显示,SoF2KP-L翻译的蛋白具有完整的激酶和酯酶结构域,SoF2KP-S1、SoF2KP-S2和SoF2KP-S3所含开放阅读框长度均小于SoF2KP-L,其中SoF2KP-S1翻译的蛋白只具残缺的激酶结构域;SoF2KP-S2翻译的蛋白具完整激酶结构域但缺失酯酶结构域;SoF2KP-S3只能翻译数个氨基酸即终止翻译。选择双功能域完整的SoF2KP-L构建表达载体,农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化烟草(Nicotiana tabacum)。RT-PCR证实,SoF2KP-L在转基因植株成熟叶中转录表达。碳水化合物等生理指标测定结果表明,转基因植株成熟叶片中可溶性总糖/淀粉、还原糖/淀粉、蔗糖/淀粉比值均有不同程度的升高,碳水化合物含量和相关分配比率发生改变。研究结果提示,甘蔗中可能存在不同的F2KP转录产物,并初步证实甘蔗SoF2KP-L在光合组织中对蔗糖和淀粉的分配起到一定的调控作用,为进一步研究甘蔗F2KP基因的功能及为甘蔗分子育种提供参考依据。

英文摘要:

Fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase (F2KP), which is comfirmed to be a bifunctional enzyme, is a key regulatory enzyme involved in carbon accumulation and partitioning processes. In the previous study, F2KP with both kinase and phosphatase domain named SoF2KP-L was obtained from the leaf of sugarcane. In this research, different sizes of F2KP homologous fragments from the stem of sugarcane (Saccharum officinarum L.) were amplified and named SoF2KP-S1, SoF2KP-S2 and SoF2KP-S3, respectively. Based on the bioinfomatical analysis, the putative protein SoF2KP-S1, SoF2KP-S2 and SoF2KP-S3 were incomplete respectively with part of kinase domain, phosphatase domain and only several amino acid. Therefore, SoF2KP-L with complete kinase/phosphatase catalytic domains was inserted into plant expression plasmid under the Cauliflower mosaic virus 35S promoter, then transferred into tobacco (Nicotiana tabacum) plants by Agrobacterium-mediated transformation. RT-PCR (Reverse transcription PCR) analysis confirmed that SoF2KP-L was successfully transcripted in mature leaf. The changing rates of soluble sugar/starch, reducing sugar/starch and sucrose/starch indicated that carbohydrate level and carbohydrate partitioning of the transgenic plants had been changed. These results indicate that there may be different transcripts existing in sugarcane and SoF2KP-L regulates the carbon portioning in sugarcane as F2KP in other plants. This stuty will provide theory basis for further study on the biological function of F2KP from sugarcane and for its potential application in sugarcane molecular breeding.

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期刊信息
  • 《农业生物技术学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:中国农业大学
  • 主编:武维华
  • 地址:北京市海淀区圆明园西路2号中国农大生命科学楼1053
  • 邮编:100193
  • 邮箱:nsjxb@cau.edu.cn
  • 电话:010-62733684 62731615
  • 国际标准刊号:ISSN:1674-7968
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3342/S
  • 邮发代号:2-367
  • 获奖情况:
  • 在《中国学术期刊评价研究报告》(2009-2010年)...
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,美国乌利希期刊指南,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:15081