【摘 要】
：
光合作用产生碳水化合物,这是植物生长发育的基础。例如,蔗糖、葡萄糖、果糖以及糖醇等,可以从“源”端运输至根、雌蕊、雄蕊、种子等“库”端异养组织中,供给能量和物质;同时也可以作为信号分子,参与调控植物的生长发育;或者在非生物胁迫下作为渗透调节物质缓解植株的伤害。这些可溶性糖在植物组织、器官和细胞间的转运是由不同类型的糖转运蛋白家族介导,其成员众多,演化机制复杂。玉米（Zea mays L.）是世界上
论文部分内容阅读
光合作用产生碳水化合物,这是植物生长发育的基础。例如,蔗糖、葡萄糖、果糖以及糖醇等,可以从“源”端运输至根、雌蕊、雄蕊、种子等“库”端异养组织中,供给能量和物质;同时也可以作为信号分子,参与调控植物的生长发育;或者在非生物胁迫下作为渗透调节物质缓解植株的伤害。这些可溶性糖在植物组织、器官和细胞间的转运是由不同类型的糖转运蛋白家族介导,其成员众多,演化机制复杂。玉米（Zea mays L.）是世界上最古老和最重要的农作物之一,在我国的农业生产中具有重要的地位。本研究利用比较基因组学,在玉米基因组数据库中糖转运蛋白鉴定的基础上,对其进行系统发育、演化和表达模式分析,并对其功能进行初步研究。这为探究玉米糖转运蛋白家族基因功能奠定基础,也丰富了玉米抗逆性育种基因资源库。对玉米营养品质的改良以及提升植株耐逆性具有理论指导意义。主要结果如下:1.在玉米全基因组鉴定到98个糖转运蛋白,都属于Mt N3＿slv和MFS超家族,根据其序列结构特征和底物特异性分为:SWEET糖转运蛋白家族（Sugars Will Eventually be Exported Transporters,SWEET）:具有双向转运蔗糖和单糖能力,有25个成员;蔗糖转运蛋白家族（Sucrose transporter,SUT）:具有转运二糖（主要为蔗糖）的能力,有7个成员;单糖转运蛋白家族（Monosaccharide Transporter,MST）,具有转运单糖能力,分为7个亚家族:己糖转运蛋白家族（Sugar transport proteins,STP）,转运己糖,有23个成员;多元醇转运蛋白家族（Polyol/monosaccharide transporter,PMT）:转运多元醇,有20个成员;液泡葡萄糖转运蛋白家族（Vacuolar glucose transporters,VGT）:转运葡萄糖,有2个成员;早期干旱胁迫响应类蛋白家族（Early-Responsive to Dehydration six-like,ERD）,有9个家族成员,具有转运可溶性糖、脯氨酸等小分子化合物的能力;此外,还有肌醇转运蛋白家族（Inositol transporter,INT）、质体葡萄糖转运蛋白家族（Plastidic glucose transporter,p Glc T）和液泡单糖转运蛋白家族（Tonoplast monosaccharide transporters,TMT）,分别具有转运肌醇、葡萄糖、单糖的能力,均含有4个成员。通过构建单子叶植物玉米、水稻和双子叶植物拟南芥的糖转运蛋白进化树,玉米与水稻的糖转运蛋白基因家族的同源性较近,与拟南芥相对较远。这表明玉米糖转运蛋白家族有些基因的祖先在110百万年前单双子叶植物分化以前就产生了。并且在基因在玉米SWEET、STP和PMT家族发生了扩张,而在ERD亚家族中发生了丢失。2.玉米糖转运蛋白各个家族内部进化具有保守性;差异基因长度的变化主要是由于内含子的插入缺失或外显子融合导致。在对玉米糖转运蛋白家族各亚家族的基因结构和序列分析发现,除STP亚家族中有3个成员,SUT、PMT、INT家族中各有1个成员的基因结构与其他亚家族成员差异较大外,玉米糖转运蛋白各亚家族成员的外显子和内含子分布相似,并且具有相同的保守基序。3.染色体定位结果显示玉米糖转运蛋白家族基因不均衡分布在10条染色体上:其中SWEET家族的25个成员分布在10条染色体上;而VGT亚家族的2个成员只位于5号染色体上。并且基因串联重复和染色体片段复制是玉米糖转运蛋白家族加倍和扩张的主要形式:SWEET家族有1对串联重复,5对片段复制;SUT家族没有串联重复,仅有3对片段复制;MST家族有8对串联重复,12对片段复制。并且复制事件在不同亚族中的数量差异较大,PMT亚家族有5对串联复制基因,3对片段复制基因,涉及14个基因;而在VGT、TMT、INT亚家族中无重复事件。4.玉米糖转运蛋白家族基因在植物环境适应下发生了不同的自然选择。通过Ka/Ks预测糖转运蛋白家族基因的进化速率和相对分歧时间发现,27对基因的Ka/Ks比值均小于1,基因受纯化选择,这时有害突变被自然选择清除,蛋白结构功能保持不变;只有STP、PMT、ERD亚家族分别有1个基因的Ka/Ks大于1为正向选择,蛋白质结构和功能可能会发生改变,进而会导致基因环境适应性发生变化,加速基因演化。5.顺式作用元件分析显示,玉米糖转运蛋白家族基因具有多种非生物胁迫以及植物激素响应作用元件。利用q PT-PCR检测并分析玉米糖转运蛋白基因在干旱、盐、镉胁迫以及外源ABA作用下的表达模式,发现大部分MST家族基因能够迅速响应。说明玉米糖转运蛋白家族基因在生物胁迫和非生物胁迫响应中具有重要作用。
其他文献
现有研究表明,肠道菌群与人体健康密切相关,其重要程度相当于人体器官。广泛存在于浆果中的具有生物活性的花色苷类物质已被证明能够通过调节肠道菌群及其代谢物对人体健康状态起到保护和改善作用,同时花色苷能够被寄生于结肠中的肠道菌群降解为小分子酚酸类物质。而当前研究多聚焦于花色苷对肠道菌群组成及其代谢物水平的影响,并未对其作用于肠道菌群的形式和机制进行探究,花色苷是以其摄入的原始化合物形式还是降解产物形式影
果胶是一类结构复杂的天然多糖,但因其分子质量大,生物利用率低下,也影响了其生物活性的发挥,因此减少果胶分子质量已成必然。但是,传统降解方法（如酸法、酶法等）存在污染环境、成本高等问题,因此,需要一种高效环保的果胶降解技术。等离子体技术被认为是一种有前途的高级氧化工艺,因其能耗低、成本适中、无污染等优点而备受关注。根据上述,本文将选择脉冲放电等离子体的降解方式,开展对果胶降解工艺研究与动力学的分析,
乳粉贮藏的环境条件影响其质量,储存不当会引发蛋白、脂肪和乳糖之间的化学反应,导致乳粉结块、褐变甚至产生异味。因此,探究环境条件对乳粉质量劣变的影响非常重要。本文研究了环境水分变化引发的乳粉化学变化,以酪蛋白、乳清蛋白、乳糖为原料构建模拟牛乳,通过喷雾干燥制成模拟脱脂乳粉,然后在不同水分活度（Aw）条件下储存15d,考察模拟乳粉的水分吸附过程、乳糖结晶、糖基化反应以及蛋白质结构变化,分析乳糖结晶和糖
全球工业化发展导致的土壤镉（Cd）污染严重影响了农业绿色可持续发展。玉米（Zea mays L.）作为一种重要的饲料和粮食作物,对Cd的耐受性在不同基因型间差异较大,因此,解析玉米耐Cd遗传基础,培育玉米抗Cd品种成为目前应对Cd污染的重要手段。本研究以一套具有广泛遗传变异的327份玉米自交系组成的关联群体为材料,利用水培法,通过测定Cd处理下（CdCl2200mg/L）幼苗叶片中丙二醛含量（MD
新鲜马铃薯中蛋白含量仅占1.6%-2.1%,而马铃薯蛋白酶抑制剂（Potato protease inhibitors,PPIs）约占蛋白总量的50%,但就产量而言,单位面积的马铃薯蛋白产量仅比小麦低,是植物蛋白的重要来源。而且马铃薯在淀粉生产的过程中会产生大量的蛋白废液,若直接排放,会浪费资源并且污染环境。因此如何利用淀粉副产物,改善蛋白功能性,并拓宽PPIs在食品工业领域的应用具有重要意义。本
甘薯在我国种植面积广,营养丰富,有一定的保健功能。但是甘薯储藏和运输过程中容易发生腐烂、出芽、冻伤,加工品质下降。将新鲜甘薯加工成甘薯干能延长保存时间,并可改善甘薯的颜色,但不当的加工和储藏条件中常易导致其发生褐变,严重影响产品的品质。目前关于甘薯加工储藏过程中的颜色变化的机理少有研究。本文对甘薯干生产中的蒸制、干制,及其成品储藏过程中的颜色、Vc含量、总酚含量、类胡萝卜素含量、5-羟甲基糠醛含量
玉米种质资源是选育玉米品种的基础,玉米种质资源的遗传多样性与群体结构分析,不仅可以揭示种质资源的遗传特性,为育种家选材提供信息,为后续的种质改良与创新提供参考,同时也是开展关联分析、挖掘优异等位基因等研究工作的基础。随着分子生物学的发展,SNP（single nucleotide polymorphisms）标记已被广泛用于遗传多样性分析,使用SNP标记可以清晰地划分出群体结构,解析遗传多样性。由
共轭亚油酸（Conjugated linoleic acid,CLA）因具有预防“三高”、恶性肿瘤、动脉粥样硬化、抑制脂肪增长等功能而引起科技工作者的关注。CLA是由亚油酸异构酶（linoleic acid isomerase,LAI）催化亚油酸转化而成。微生物催化产生的CLA产物单一、安全系数高且稳定,但是LAI的催化性能还有待加强。本研究以痤疮丙酸杆菌CICC10864（简称为P.acnes）
根毛能够增加植物根系的表面积,在植物吸收外界水分及营养物质过程中发挥重要作用。微丝骨架是细胞骨架的主要成分,并且是调节根毛生长的关键因子,然而微丝骨架调节根毛生长的分子机理尚不清楚。AtADF8是拟南芥一种微丝解聚蛋白,前人发现其在根毛中特异性表达。本实验揭示了AtADF8调节根毛生长的作用,具体结果如下:1.通过三引物法鉴定了Atadf8纯合突变体。通过载体构建获得AtADF8::GFP/Ata
脉冲放电等离子体是一种新型高级氧化技术,本课题组已在前期研究中证明该技术对壳聚糖具有显著降解作用。同时,壳聚糖分子链稳定性与其分子量直接相关,相关研究表明,壳聚糖原料分子量不同导致其降解过程呈现不同的趋势。因此,研究壳聚糖原料分子量对壳聚糖脉冲放电等离子体降解过程的影响具有一定的实际意义。基于以上原因,本论文以脉冲放电等离子体为处理技术,黏均分子量分别为727.4（LMWC）、2038.6（MMW