大豆蔗糖合成酶家族成員的全基因組鑒定及表達分析

晁毛妮，張自陽，王潤豪，張金寶，王　果，黃中文

(河南科技學院，現代生物育種河南省協同創新中心，河南新鄉 453003)

蔗糖是植物葉片光合作用的產物，其本身不能被植物利用，需要蔗糖合成酶(Sucrose Synthase, SUS)分解后才能參與植物的各項代謝活動[1-3]。作為調節植物蔗糖代謝的關鍵酶，蔗糖合成酶的活性與棉花纖維的伸長[4]、水稻穎果的發育[5]、豆科植物氮的固定[6]以及植物對逆境脅迫的響應[7]等生命活動密切相關。鑒定和克隆植物的蔗糖合成酶基因對于提高其產量及抗逆性等具有重要意義。

研究表明，植物的蔗糖合成酶是一個多基因編碼的家族，但是不同物種間SUS家族成員數量差別很大。玉米[8]和菜豆[9]的基因組中均鑒定到3個SUS基因；擬南芥[10]、水稻[11]和桃樹[12]的基因組中均鑒定到6個SUS基因；陸地棉[13]、大麥[14]、楊樹[15]和葡萄[16]的基因組中分別鑒定到15、4、7和5個SUS基因。盡管不同物種間SUS基因數量差別很大，蛋白序列卻高度保守，均具有蔗糖合成結構域和糖基轉移結構域[10,15]。在表達上，植物SUS家族成員的表達具有組織特異性。例如，在水稻SUS家族中，OsSUS3和OsSUS4在穎果中表達量最高，OsSUS2在所有組織中均有較高的表達，它們具有不同的組織表達模式[17]；同樣地，豌豆SUS家族成員PsSUS1、PsSUS2和PsSUS3分別在種子、葉片和花中大量表達[9]。除了具有組織特異性，植物SUS家族成員的表達還受發育時期和逆境脅迫的影響。例如，陸地棉[18]和海島棉[19]纖維發育的不同階段分別由不同的SUS基因調控；擬南芥SUS家族成員AtSUS1基因的表達受冷和干旱脅迫誘導[10]等。……