玉米海藻糖含量測定及其合成酶基因的克隆與序列分析.pdf

1、玉米是我國主要糧食作物之一，同時也是需水較多、對水分脅迫比較敏感的作物。干旱對玉米等農(nóng)作物所造成的損失在所有非生物脅迫中居首位。我國每年約有60％的玉米面積受到干旱脅迫，因旱災而減產(chǎn)達15％-20％。因此，研究玉米耐早機理，弄清玉米對干旱的適應和調(diào)節(jié)機制，開發(fā)玉米耐旱新材料，是減少干旱對玉米生產(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細胞內(nèi)活性物質(zhì)的功能，以降低逆境對細胞造成的傷害；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。 本試驗采用高效液相色譜法測定了玉米、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10.31.mg/g干重；而在玉米和小麥中未能檢測出海藻糖。本試驗以水稻TPS的cDNA序列為探針，對玉米EST數(shù)據(jù)庫進行同源檢索，通過DNASTAR軟件的Seqman程序

3、對同源性序列進行拼接組裝，根據(jù)拼接序列設計特異引物，采用RT-PCR方法對序列進行驗證；然后用cDNA末端快速擴增技術(shù)擴增序列的5’端，最后得到了一條長3055bp的cDNA全序列，命名為ZmTPS，GenBank登錄號為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2691bp的完整閱讀框，編碼897個氨基酸。通過比對分析，發(fā)現(xiàn)ZmTPS對應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