棉纖維發(fā)育蔗糖合成酶的活性及其基因編碼的氨基酸序列分析.pdf

1、本研究以三個(gè)纖維品質(zhì)不同的棉花品種為材料，對不同節(jié)位、不同發(fā)育時(shí)期的棉鈴纖維發(fā)育進(jìn)程中蔗糖合成酶(SuSy)活性變化及其mRNA轉(zhuǎn)錄的差異進(jìn)行了比較，利用生物信息軟件，預(yù)測SuSy基因編碼酶的結(jié)構(gòu)特征，并建立SuSy基因進(jìn)化樹。獲得的主要結(jié)果如下： 1.通過比較纖維發(fā)育進(jìn)程中三個(gè)纖維品質(zhì)不同棉花品種(系)中、上部棉纖維蔗糖合成酶活性和轉(zhuǎn)錄量的差異，結(jié)果表明：(1)這三個(gè)品種中部和上部棉鈴纖維在發(fā)育進(jìn)程中，蔗糖合成酶的活性變化表現(xiàn)

2、一致，均呈雙峰曲線。它們在開花前一天蔗糖合成酶活性較低，開花當(dāng)天蔗糖合成酶活性迅速上升，在9DPA后，蔗糖合成酶活性降低，到18-27DPA時(shí)，該酶活性一直維持在較高水平，36DPA時(shí)蔗糖合成酶活性又下降。棉花開花前后是纖維發(fā)育的啟動(dòng)時(shí)期，而18-27DPA是纖維的次生壁增厚期，由此說明：蔗糖合成酶活性的增加，與纖維的伸長啟動(dòng)和次生壁的合成有關(guān)。(2)在棉鈴發(fā)育相同時(shí)期，三品種中部和上部棉鈴纖維發(fā)育蔗糖合成酶活性高低變化：中棉所45＞山

3、農(nóng)豐抗6＞山農(nóng)棕棉1，差異(5％水平)顯著，這與它們纖維品質(zhì)變化一致。(3)纖維品質(zhì)不同的品種上部和中部纖維蔗糖合成酶活性下降幅度不同，中上部纖維品質(zhì)均優(yōu)良的中棉所45上部棉鈴酶活性與中部酶活性差異不顯著；中部纖維品質(zhì)均優(yōu)良而下部差的山農(nóng)豐抗6中部棉纖維蔗糖合成酶活性顯著高于上部；而中上部纖維品質(zhì)均差的山農(nóng)棕棉1上部棉纖維蔗糖合成酶活性比中部大幅度下降。(4)不同節(jié)位、不同發(fā)育時(shí)期的棉鈴纖維蔗糖合成酶mRNA轉(zhuǎn)錄量的變化與其各時(shí)期蔗糖合

4、成酶活性變化一致，這表明蔗糖合成酶活性大小和mRNA轉(zhuǎn)錄量的的高低與纖維品質(zhì)呈正相關(guān)。 2.利用生物信息軟件分析蔗糖合成酶的氨基酸組成及其結(jié)構(gòu)特征發(fā)現(xiàn)：蔗糖合成酶的分子量為92.76KD，理論等電點(diǎn)(pI)為6.14，極性氨基酸(D，E，K，R，H，G，S，T，C，Y，N，Q)占58.1％，極性氨基酸的帶電氨基酸(D，E，H，K，R)占30.3％，酸性氨基酸(D，E)占14.1％，堿性氨基酸(H，K，R)占16.2％；疏水性氨基

5、酸(A，P，V，L，I，F(xiàn)，1W，M)占42.5％。該酶具有兩個(gè)卷曲螺旋區(qū)段：分別位于20～30和190～215氨基酸區(qū)域，沒有信號肽，是一個(gè)非跨膜的親水性穩(wěn)定蛋白. 3.棉花蔗糖合成酶氨基酸序列模體分析結(jié)果表明，它包含一個(gè)亮氨酸拉鏈：194LNDRIQNLNALQHVLRKAEEYL五個(gè)酪氨酸激酶磷酸化位點(diǎn)：443KYPDSDIY；452KKLEDKY；652RNVELYRY；746KRIEEKY；783RRYLEMFY八個(gè)N

6、端十四烷基化位點(diǎn)：125GSSNGN；235GLERGW；344GTTCGQ356GTEHSD；417GNIVAS；429GVTQCT486GSKDTV；493GQYESH還可能具有以下模體：四個(gè)N端糖基化位點(diǎn)：141NSSF；413NXSD；472NHTD；585NLTG兩個(gè)cAMP-cGMP蛋白激酶磷酸化位點(diǎn)：613RKES；779RRES七個(gè)C端蛋白激酶磷酸化位點(diǎn)：11SLR；165SAK；329TPR；369TEK753TWK；

7、758SER；782SRR十個(gè)酪蛋白激酶II磷酸化位點(diǎn)：11SLRE；32SRIE；111TVAE；379SRFE；390TYTE；481TFQE；555TKVE；679TWE；735SHWD；775SNLE；但需實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。 4.蔗糖合成酶功能預(yù)測分析表明：它包含蔗糖合成和糖基化合物轉(zhuǎn)移兩個(gè)功能結(jié)構(gòu)域，蔗糖合成功能(Sucrose_synth)的結(jié)構(gòu)域位于第7-555氨基酸之間，糖基化合物(UDP、ADP、GDP或CMP)