农业生物技术学报

作者：刘羽佳, 理雅, 姜雅涵, 何彬荣, 陈嘉仪, 于白音, 李翔, 刘博婷

单位：1 广东省粵北食药资源利用与保护重点实验室, 韶关 512005; 2 韶关学院 英东生物与农业学院,韶关 512005; 3 河南农业大学 农学院,郑州 450046

关键词：铁皮石斛,DoSUS2,克隆,非生物胁迫,表达分析,

基金：国家自然科学基金(32000266); 广东省基础与应用基础研究基金(2020A1515011438); 广东省普通高校重点领域专项(2022ZDZX4044); 广东省科技创新战略专项资金(pdjh2023b0477); 韶关市科技计划项目(210726114532224); 韶关学院科研重点项目(SZ2019ZK04)

蔗糖合酶是调控蔗糖代谢的关键酶,催化蔗糖进入各种代谢途径,在植物生长发育、信号转导和逆境抵御等过程中发挥重要作用。为探究铁皮石斛(Dendrobium officinale)蔗糖合酶2 (sucrose synthase 2, DoSUS2)在多糖合成代谢及非生物胁迫响应中的调控机制,本研究从铁皮石斛叶组织中克隆了DoSUS2基因,并对其进行了生物信息学分析和表达特性研究。结果显示,DoSUS2基因(GenBank No. OQ657188) ORF全长2 424 bp,编码807个氨基酸,与参考序列(基因ID: LOC110110417)有36个碱基差异,全部为同义替换。DoSUS2蛋白理论分子量92.05 kD,理论等电点为5.97,为疏水性稳定蛋白,无跨膜区域,含有1个信号肽和69个磷酸化位点,具有SUS蛋白保守的蔗糖合酶和糖基转移酶结构域,与拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtSUS1蛋白的氨基酸序列同源性高达73.82%,属于单子叶植物SUSⅠ型亚组。DoSUS2基因在不同组织中的表达水平存在明显差异,在根和花器官中的表达量相对较高,在叶和茎中的表达量较低。DoSUS2基因启动子序列含有多个非生物胁迫响应相关元件,且低温、干旱和脱落酸(abscisic acid, ABA)能够诱导DoSUS2基因表达。在低温和ABA处理6 h后,DoSUS2基因表达量极显著上调(P<0.01),分别达到处理前的267倍和233倍;在干旱处理9 h后,DoSUS2基因表达量也达到最高值,为处理前的18.6倍(P<0.01),推测DoSUS2基因可能通过ABA信号通路参与低温和干旱胁迫响应过程。DoSUS2蛋白与多个糖代谢密切相关的酶存在互作关系,推测该基因可能通过调节相关酶基因的表达和糖的代谢途径,在非生物胁迫应答过程中发挥作用,从而提高铁皮石斛对逆境胁迫的耐受能力。本研究为后续进一步研究DoSUS2基因功能及其在多糖合成代谢和非生物胁迫响应中的作用机制提供理论依据。

来源：2024年第3期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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