蔗糖代谢相关酶与果实糖代谢

淀粉与蔗糖代谢淀粉和蔗糖是植物体内两种主要的碳水化合物，它们在植物的代谢中扮演着重要的角色。

淀粉是植物体内最主要的碳水化合物贮存形式，它储存在植物细胞质中的淀粉粒中。

蔗糖则是植物体内的运输形式，通过植物体内的管道系统运输到不同的细胞和组织中。

淀粉的合成淀粉由葡萄糖单元通过α-1,4-糖基键连接形成线性链，链上葡萄糖单元之间的α-1,6-糖基键则引起分枝。

在植物细胞质中，淀粉合成过程由两种不同的酶类调节。

即可逆酶类和非可逆酶类。

可逆酶类包括ADP葡萄糖焦磷酸转移酶（AGPase）和磷酸葡萄糖异构酶（PGI）等，这些酶类的活性受到光合作用的光照程度和ATP浓度的影响。

非可逆酶类则包括（SS、SBE和GBE）等酶类，这些酶类的合成受到许多因素的影响，如温度、光周期、水分等。

非可逆酶类合成的淀粉颗粒直径通常比可逆酶类合成的颗粒大，储藏在植物细胞质中的淀粉颗粒大小不一，通常有20~50微米。

淀粉的分解淀粉分解的途径主要有两种方式：α-酶作用和β-酶作用。

α-酶作用指淀粉的分枝点上的α-1,6-糖基键被α-糖苷酵素的α- 1,6-糖苷键水解而断裂，从而使得淀粉能够分解成小分子葡萄糖单元。

β-酶作用指淀粉链上的α-1,4-糖基键被α-糖苷酵素的α-1,4-糖苷键水解而断裂。

蔗糖在植物细胞质中通过利用蔗糖合成酶和糖原合成酶转化成可转运的葡萄糖和果糖。

从而它们能够在植物体内通过运输到不同的细胞和组织中进行能量代谢和二次代谢。

蔗糖转化成可转运的葡萄糖和果糖的途径可以归纳为两种不同的途径。

第一种是酸性转化，蔗糖被酸性酶或依赖于酸性pH的非酶性环境作用下，在细胞质体中转化为葡萄糖和果糖。

第二种是中性转化，是由底物特异性的蔗糖转运蛋白进行转运，然后在其它组织中通过特殊的葡萄糖和果糖代谢通路，或作为酸性转化的中间体而完成代谢。

通过以上的分析，我们可以得出淀粉和蔗糖在植物体内的代谢过程对植物发育、生长和运输等方面具有重要的作用。

贡梨的果实糖代谢与呼吸特点研究贡梨（Pyrus pyrifolia）是一种重要的水果作物，其果实糖代谢与呼吸特点对果实发育和品质具有重要影响。

本文将重点研究贡梨果实糖代谢过程和呼吸特点，并探讨其对果实品质形成的影响。

糖代谢是果实发育过程中的重要生理过程之一。

贡梨果实糖代谢主要包括糖的合成、分解和转运。

糖的合成是通过光合作用产生的光合产物，如葡萄糖、果糖和蔗糖，经过一系列的酶催化反应合成。

贡梨果实在发育早期主要依赖葡萄糖和果糖为主要碳源进行糖合成，而在成熟期则主要依赖蔗糖进行糖合成。

糖的分解是果实发育过程中糖代谢的另一个重要环节，主要通过糖酶的作用将糖分解为可供能量和物质合成的产物。

贡梨果实糖分解主要通过酶类如葡萄糖醛酸转化酶和葡萄糖氧化酶来进行。

糖的转运是指糖从一个器官或组织向另一个器官或组织的移动过程，其中最常见的是糖的向果实的输运。

贡梨果实糖的转运主要通过载糖体系和激素的调控来完成。

呼吸是果实生理代谢过程中的重要环节之一。

果实的呼吸过程主要是通过氧气的吸入和二氧化碳的释放来进行。

呼吸作为果实代谢的主要能量来源，参与了多种生理过程，如糖代谢、有机酸代谢和乙烯合成等。

贡梨果实呼吸特点主要表现为呼吸强度的动态变化和不同果实部位的呼吸差异。

果实的发育过程中，呼吸强度一般呈“双峰”型变化，即在果实的生长和成熟期分别有一个呼吸高峰。

这与果实生理活性和能量需求的变化密切相关。

此外，贡梨果实不同部位的呼吸强度也存在差异，一般以果皮部位最强，果肉次之，果蒂最弱。

这些呼吸差异可能与不同部位的生理状态和代谢活性有关。

贡梨果实的糖代谢与呼吸特点对果实品质形成具有重要的影响。

糖代谢直接关系到果实的甜度和口感。

研究表明，贡梨果实的甜度与果实中的葡萄糖、果糖和蔗糖含量密切相关。

适当调节果实糖代谢过程，可以提高果实的甜度和口感。

同时，糖代谢还与果实的软化和呼吸强度密切相关。

果实软化过程中，果实糖分解为有机酸，通过细胞壁酶的作用促进果实软化。

番茄果实可溶性固形物的作用及研究概况
摘要:本文论述了可溶性固形物在番茄果实的品质特
性、加工特性和生理作用方面的作用,以及番茄果实中可溶性
固形物的主要成分和对风味的影响作用。

也对近年来提高番
茄果实可溶性固形物的基因重组、水肥调控和激素调控等途
径的研究情况做了概述。

关键词:番茄可溶性固形物研究概况
中图分类号:S38 文献标识码:A 文章编
号:1672-3791(2011)05(c)-0160-02
番茄(Lycopeersicum l)是一种世界性的经
济作物,果实特性介于果品与蔬菜之间,含有丰富的糖类、酸
类,较多的维生素A与C,及胡萝卜素、番茄红素、蛋白质等重
要的营养成分。

从发展趋势看人们对番茄的需求仍在加大[1]。

番茄可溶性固形物(Soluble solids content,SSC或Brix)指
番茄汁液中溶质的百分含量,主要由可溶性糖和有机酸等营
养成分组成,是衡量番茄品质的一个重要指标,也是番茄果实
加工特性的一个重要衡量指标[1]。

1 番茄果实中可溶性固形物的重要作用
1.1 对番茄果实品质的影响。

㊀山东农业科学㊀２０２４ꎬ５６(３):１１~１８ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２４.０３.００２收稿日期:２０２３－０３－２７基金项目:枣庄学院山东省石榴精深加工工程技术研究中心/山东省石榴资源综合开发工程实验室开放课题(ＳＬＫＦ２０２１００１)ꎻ山东省重点研发计划项目(２０２２ＴＺＸＤ００９)ꎻ山东省农业科学院农业科技创新工程项目(ＣＸＧＣ２０２３Ａ１２)ꎻ山东省农业科学院揭榜科技难题项目(ＳＨＪＢ２０２２－４２)作者简介:冯立娟(１９８２ )ꎬ女ꎬ山东聊城人ꎬ博士ꎬ副研究员ꎬ主要研究方向为石榴种质资源评价与创新利用研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｆｅｎｇｌｊ１２３０＠１２６.ｃｏｍ通信作者:郭琳(１９７３ )ꎬ女ꎬ山东郓城人ꎬ高级农艺师ꎬ主要研究方向为果树栽培技术推广ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｈｚｙｃｎｙｚｆ＠１６３.ｃｏｍ谭伟(１９８５ )ꎬ女ꎬ山东聊城人ꎬ副教授ꎬ主要研究方向为石榴果实品质形成机理ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｔａｎｗｅｉｓｄｕ＠１６３.ｃｏｍ石榴蔗糖代谢相关酶ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族鉴定与表达分析冯立娟１ꎬ２ꎬ李英朋３ꎬ王传增４ꎬ尹燕雷２ꎬ郭琳５ꎬ谭伟１(１.枣庄学院山东省石榴精深加工工程技术研究中心/山东省石榴资源综合开发工程实验室ꎬ山东枣庄㊀２７７１６０ꎻ２.山东省果树研究所ꎬ山东泰安㊀２７１０００ꎻ３.冠县店子镇农林水技术服务站ꎬ山东冠县㊀２５２５００ꎻ４.山东省农业科学院ꎬ山东济南㊀２５０１００ꎻ５.郓城县农业农村局ꎬ山东郓城㊀２７４７００)㊀㊀摘要:蔗糖磷酸合成酶(ＳＰＳ)和蔗糖转化酶(ＩＮＶ)是蔗糖代谢的关键调控酶ꎬ在植物生长发育过程中起重要作用ꎮ本研究利用生物信息学和荧光定量ＰＣＲ等分子手段ꎬ鉴定石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员ꎬ分析其理化性质㊁保守结构域㊁保守基序㊁二级结构㊁亚细胞定位㊁系统进化关系和表达模式ꎮ结果表明ꎬ从石榴基因组中鉴定出４个ＳＰＳ基因和１１个ＩＮＶ基因ꎬ其编码蛋白均为不稳定蛋白ꎬ具有典型的保守结构域ꎬ家族成员间特征ｍｏｔｉｆ数量和种类大致相同ꎬ蛋白结构高度保守ꎻ这些蛋白不均匀地分布在染色体上ꎬ均定位于叶绿体中ꎬ二级结构主要由α－螺旋和无规则卷曲组成ꎮ石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员间存在不同程度的亲缘关系ꎬ与巨桉同源性较高ꎻ不同ＳＰＳ和ＩＮＶ基因在石榴果实不同发育时期的表达模式存在差异ꎬＰｇＩＮＶ３在９月１５日(果实增大期)表达水平最高ꎬ显著高于其他时期ꎮ本研究结果对解析石榴果实中蔗糖代谢的分子机理具有重要意义ꎮ关键词:石榴ꎻＳＰＳ基因ꎻＩＮＶ基因ꎻ生物信息学分析ꎻ基因表达中图分类号:Ｓ６６５.４:Ｑ７８１㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２４)０３－００１１－０８ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｕｃｒｏｓｅＰｈｏｓｐｈａｔｅＳｙｎｔｈａｓｅ(ＳＰＳ)ａｎｄＩｎｖｅｒｔａｓｅ(ＩＮＶ)ＧｅｎｅＦａｍｉｌｉｅｓｉｎＰｏｍｅｇｒａｎａｔｅＦｅｎｇＬｉｊｕａｎ１ꎬ２ꎬＬｉＹｉｎｇｐｅｎｇ３ꎬＷａｎｇＣｈｕａｎｚｅｎｇ４ꎬＹｉｎＹａｎｌｅｉ２ꎬＧｕｏＬｉｎ５ꎬＴａｎＷｅｉ１(１.ＳｈａｎｄｏｎｇＰｏｍｅｇｒａｎａｔｅＤｅｅｐＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒꎬＺａｏｚｈｕａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ/ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＰｏｍｅｇｒａｎａｔｅＲｅｓｏｕｒｃｅｓＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙꎬＺａｏｚｈｕａｎｇ２７７１６０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｏｍｏｌｏｇｙꎬＴａｉａｎ２７１０００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＤｉａｎｚｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＳｅｒｖｉｃｅＳｔａｔｉｏｎｏｆＧｕａｎｘｉａｎＣｏｕｎｔｙꎬＧｕａｎｘｉａｎ２５２５００ꎬＣｈｉｎａꎻ４.ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＪｉｎａｎ２５０１００ꎬＣｈｉｎａꎻ５.ＹｕｎｃｈｅｎｇＢｕｒｅａｕｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＲｕｒａｌＡｆｆａｉｒｓꎬＹｕｎｃｈｅｎｇ２７４７００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｓｕｃｒｏｓｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ(ＳＰＳ)ａｎｄｓｕｃｒｏｓｅｉｎｖｅｒｔａｓｅ(ＩＮＶ)ａｒｅｋｅｙｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｅｎｚｙｍｅｓｏｆｓｕｃｒｏｓｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍａｎｄｐｌａｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｓｉｎｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓａｎｄｆｌｕｏｒｅｓ￣ｃｅｎｃｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＰＣＲｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅＳＰＳａｎｄＩＮＶｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｍｅｍｂｅｒｓｏｆｐｏｍｅｇｒａｎａｔｅａｎｄａｎａ￣ｌｙｚｅｔｈｅｉｒｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬｃｏｎｓｅｒｖｅｄｄｏｍａｉｎｓꎬｃｏｎｓｅｒｖｅｄｍｏｔｉｆｓꎬｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｓｕｂ￣ｃｅｌｌｕｌａｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎꎬｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ４ＳＰＳｇｅｎｅｓａｎｄ１１ＩＮＶｇｅｎｅｓｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｆｒｏｍｐｏｍｅｇｒａｎａｔｅꎬｗｈｏｓｅｅｎｃｏｄｅｄｐｒｏｔｅｉｎｓｗｅｒｅａｌｌｕｎｓｔａｂｌｅｏｎｅｓｗｉｔｈｔｙｐｉｃａｌｃｏｎｓｅｒｖｅｄｄｏｍａｉｎｓ.Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒａｎｄｔｙｐｅｓｏｆｍｏｔｉｆｓａｍｏｎｇｔｈｅｆａｍｉｌｙｍｅｍｂｅｒｓｗｅｒｅｒｏｕｇｈｌｙｔｈｅｓａｍｅꎬｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｈｉｇｈｌｙｃｏｎｓｅｒｖｅｄｐｒｏｔｅｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ.Ｔｈｅｓｅｍｅｍｂｅｒｓｗｅｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｕｎｅｖｅｎｌｙｏｎｃｈｒｏｍｏ￣ｓｏｍｅｓａｎｄｌｏｃａｔｅｄｉｎｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｓ.Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｅｐｒｏｔｅｉｎｓｍａｉｎｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆα￣ｈｅｌｉｃｅｓａｎｄｒａｎｄｏｍｃｕｒｌｓ.ＴｈｅＳＰＳａｎｄＩＮＶｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｍｅｍｂｅｒｓｏｆｐｏｍｅｇｒａｎａｔｅｈａｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｓｏｆｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐꎬａｎｄｈａｄｈｉｇｈｅｒｈｏｍｏｌｏｇｙｗｉｔｈｔｈｅｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｍｅｍｂｅｒｓｏｆＥｕｃａｌｙｐｔｕｓｇｒａｎｄｉｓ.ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＳＰＳａｎｄＩＮＶｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｍｅｍｂｅｒｓｉｎｐｏｍｅｇｒａｎａｔｅｗｅｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｕｉｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｓｔａｇｅｓ.Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｘ￣ｐｒｅｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｏｆＰｇＩＮＶ３ｗａｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｏｎＳｅｐｔｅｍｂｅｒ１５(ｆｒｕｉｔｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔｓｔａｇｅ)ꎬｗｈｉｃｈｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｔｈｅｒｐｅｒｉｏｄｓ.Ｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｈａｄｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｅｌｕｃｉｄａｔｉｎｇｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｕｃｒｏｓｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｉｎｐｏｍｅｇｒａｎａｔｅｆｒｕｉｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＰｕｎｉｃａｇｒａｎａｔｕｍＬ.ꎻＳＰＳｇｅｎｅꎻＩＮＶｇｅｎｅꎻＢｉｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎻＧｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ㊀㊀石榴(ＰｕｎｉｃａｇｒａｎａｔｕｍＬ.)是我国重要的特色果树之一ꎬ果实营养价值高ꎬ保健功能强ꎬ越来越受到消费者青睐[１－２]ꎮ山东石榴栽培历史悠久ꎬ种质资源丰富ꎬ发展面积日益增加ꎬ成为山东省打造乡村振兴齐鲁样板的良好选择ꎮ果实品质提升是提高石榴市场竞争力的重要途径[３－４]ꎮ蔗糖积累是决定石榴果实风味和品质的重要因子ꎬ在其生长发育和产量形成过程中起重要作用[５－６]ꎮ研究石榴果实蔗糖代谢机理对其果实品质调控具有重要的理论意义ꎮ蔗糖磷酸合成酶(ｓｕｃｒｏｓｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈａｓｅꎬＳＰＳ)催化尿苷二磷酸葡糖(ＵＤＰＧ)和果糖－６－磷酸(Ｆ６Ｐ)生成蔗糖－６－磷酸(Ｓ６Ｐ)ꎬＳ６Ｐ在蔗糖磷酸酯酶(ＳＰＰ)作用下不可逆形成蔗糖[７－８]ꎮＳＰＳ是植物体内控制蔗糖合成的关键酶ꎬ由多基因家族编码ꎬ在不同物种中的成员数量不同ꎬ且同一物种中不同家族成员调控蔗糖合成的能力也不相同[９]ꎮ目前已在柑橘[７]和甜樱桃[９]中鉴定出４个ＳＰＳ基因ꎬ在苹果[１０]和梨[１１]中鉴定出８个ＳＰＳ基因ꎮ蔗糖转化酶(ｉｎｖｅｒｔａｓｅꎬＩＮＶ)不可逆地催化蔗糖裂解为果糖和葡萄糖ꎬ分为酸性细胞壁转化酶(ＣＷＩＮ)㊁酸性液泡转化酶(ＶＩＮ)和碱性/中性转化酶(Ａ/Ｎ－Ｉｎｖ)[１２－１３]ꎮ在草莓中鉴定出８个Ｆａ.Ａ/Ｎ－Ｉｎｖ基因家族成员ꎬ其中４个不仅具有组织特异性ꎬ还具有果实发育阶段特异性和品种特异性表达特点ꎬ受细胞分裂素㊁赤霉素和生长素诱导[１４]ꎮ过表达ＳｏＳＰＳ１基因可提高转基因甘蔗叶片的ＳＰＳ活性和蔗糖含量ꎬ提高可溶性酸性转化酶(ＳＡＩ)活性及葡萄糖和果糖水平[１５]ꎮ目前ꎬ国内外在石榴蔗糖代谢方面的研究甚少ꎬＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员鉴定与表达方面的研究尚未见报道ꎮ因此ꎬ本研究基于全基因组测序结果对石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员进行鉴定ꎬ分析其理化性质㊁保守结构㊁二级结构及系统进化关系等生物信息学特性ꎬ并解析其在果实发育过程中的表达模式ꎬ以期为深入研究石榴果实蔗糖积累的分子机制提供理论依据ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员鉴定从ＮＣＢＩ数据库中下载ＰｇＳＰＳ和ＰｇＩＮＶ蛋白序列ꎬ与石榴全基因组(ＡＳＭ７６５５１３ｖ２)数据库进行同源比对ꎬ初步获得ＳＰＳ和ＩＮＶ候选序列ꎮ通过Ｐｆａｍ在线数据库(ｈｔｔｐ://ｐｆａｍ.ｘｆａｍ.ｏｒｇ)进行进一步的蔗糖合成结构域(ＰＦ００８６２)㊁糖基转移结构域(ＰＦ００５３４)和蔗糖－６－磷酸磷酸水解酶结构域(ＰＦ０５１１６)验证ꎮ利用ＳＭＡＲＴ(ｈｔｔｐ://ｓｍａｒｔ.ｅｍｂｌ￣ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ.ｄｅ)进行蛋白结构域分析ꎬ去除结构不完整的序列ꎬ最终确定目的基因ꎮ１.２㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员生物信息学分析利用在线软件ＰｒｏｔＰａｒａｍ预测石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白分子量㊁等电点㊁脂肪系数等理化性质ꎮ利用ＣＤＤ和ＭＥＭＥ软件分析保守结构域和保守基序ꎮ利用ＳＯＰＭＡ和Ｐｌａｎｔ－ｍＰＬｏｃ软件预测二级结构和亚细胞定位ꎮ１.３㊀系统进化树构建使用ＭＥＧＡ６.０软件ꎬ采用ＮＪ法(ｎｅｉｇｈｂｏｒ￣ｊｏｉｎｉｎｇ)对石榴㊁苹果㊁葡萄和巨桉的ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白进行系统进化树构建ꎮＢｏｏｔｓｔｒａｐ值设为２１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５６卷㊀１０００ꎬ去除Ｂｏｏｔｓｔｒａｐ支持率低于５０％的节点ꎬ显示各分支长度ꎮ１.４㊀荧光定量表达分析２０２２年７月１５日开始采集 泰山红 石榴果实ꎬ分别在７月３０日㊁８月１５日㊁８月３０日㊁９月１５日㊁９月３０日采１次ꎬ直至果实成熟(１０月１５日)ꎮ利用ＲＮＡｐｒｅｐＰｕｒｅＰｌａｎｔＫｉｔ试剂盒提取籽粒总ＲＮＡꎬ反转录成ｃＤＮＡꎮ使用ＳＹＢＲＧｒｅｅｎＰＣＲＭａｓｔｅｒＭｉｘ试剂盒㊁利用ＢＩＯ－ＲＡＤＩＱ５实时荧光定量ＰＣＲ仪进行ｑＲＴ－ＰＣＲ分析ꎮ每个样品设３次生物学重复ꎮ采用ＰｒｉｍｅｒＰｒｅｍｉｅｒ５.０软件设计引物(表１)ꎮ以石榴Ａｃｔｉｎ(ＧＵ３７６７５０.１)为内参ꎬ默认条件下读取Ｃｔ值ꎬ相对表达量用２－ΔΔＣｔ法计算ꎮ１.５㊀数据处理与分析利用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１０进行数据处理及作图ꎬ用ＳＰＳＳ１９.０软件进行差异显著性分析ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员鉴定从石榴中鉴定出４个ＳＰＳ基因和１１个ＩＮＶ基因ꎬ分别命名为ＰｇＳＰＳ１ ＰｇＳＰＳ４和ＰｇＩＮＶ１ ＰｇＩＮＶ１１(表２)ꎮ通过分析蛋白理化性质可知ꎬ４个ＳＰＳ蛋白的氨基酸数量在１０２９~１０６７之间ꎬ相对分子量在１１４８１６.８０~１１９３３７.１４Ｄａ范围内ꎻ等电点在６.２６~６.７２之间ꎬ均在酸性范围内ꎻ脂肪系数在８４.８７~８７.９２之间ꎬ不稳定系数在４２.６０~４９.６５范围内ꎬ均为不稳定蛋白ꎮ１１个ＩＮＶ家族成员的氨基酸数量在５３１~６７９范围内ꎬ等电点在５.６２~７.５８之间ꎻ脂肪系数为７９.４８~９４.８０ꎬ不稳定系数介于４３.６２~５５.１６之间ꎬ也均为不稳定蛋白ꎮ表１㊀荧光定量引物基因名称正向引物(５ᶄ－３ᶄ)反向引物(５ᶄ－３ᶄ)ＰｇＳＰＳ２ＣＧＡＴＴＴＣＡＧＧＣＣＣＴＡＡＧＧＴＡＴＣＣＡＣＣＡＡＴＣＡＡＴＣＣＣＴＣＧＴＡＧＴＣＰｇＳＰＳ４ＧＧＡＧＡＡＴＧＣＣＧＴＣＣＡＴＴＡＡＧＡＡＧＡＧＧＡＧＡＡＣＴＧＡＧＧＣＡＴＴＴＧＰｇＩＮＶ２ＧＧＡＧＧＣＣＴＡＣＡＡＣＧＧＡＴＴＴＡＣＴＧＧＣＡＡＴＣＴＴＣＴＧＣＴＣＣＴＴＡＴＴＰｇＩＮＶ３ＣＡＡＡＣＡＧＧＣＧＡＧＧＡＡＧＴＡＴＣＡＣＴＴＧＴＣＣＴＣＴＴＣＧＡＧＧＧＡＡＡＴＣＰｇＩＮＶ４ＴＧＡＡＡＧＴＣＴＧＴＴＡＣＣＣＴＧＣＴＡＴＣＧＴＧＧＴＡＧＣＴＣＣＡＴＣＧＴＧＴＡＴＴＣＰｇＩＮＶ７ＣＴＣＡＴＴＧＧＣＴＧＧＴＧＧＡＡＴＴＴＡＴＧＣＧＡＧＡＧＡＧＡＡＧＡＡＡＣＧＧＡＡＧＴＣＰｇＩＮＶ９ＣＡＧＧＡＴＧＧＧＴＧＴＣＴＡＴＧＧＴＴＡＴＣＴＣＧＣＣＧＴＣＴＴＧＴＴＴＧＡＧＴＡＧＰｇＩＮＶ１１ＡＣＡＡＧＣＡＧＣＣＴＣＴＣＡＡＣＴＡＴＧＧＴＴＣＴＴＡＡＣＧＡＴＣＴＣＧＣＣＴＴＣＴＡｃｔｉｎＧＴＧＣＣＣＡＴＣＴＡＴＧＡＧＧＧＴＴＡＴＧＡＴＴＴＣＣＣＧＴＴＣＡＧＣＡＧＴＡＧＴＴ表２㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员特性基因名称基因ＩＤ蛋白ＩＤ氨基酸数相对分子量/Ｄａ等电点脂肪系数不稳定系数ＰｇＳＰＳ１ＸＭ＿０３１５２０９３２.１ＸＰ＿０３１３７６７９２.１１０４７１１６７７６.１１６.５７８６.８６４９.６５ＰｇＳＰＳ２ＸＭ＿０３１５２０９３３.１ＸＰ＿０３１３７６７９３.１１０２９１１４８１６.８０６.７２８６.１０４９.０４ＰｇＳＰＳ３ＸＭ＿０３１５２３５７６.１ＸＰ＿０３１３７９４３６.１１０６７１１９３３７.１４６.４１８７.９２４５.０８ＰｇＳＰＳ４ＸＭ＿０３１５２４８３６.１ＸＰ＿０３１３８０６９６.１１０５７１１８６６９.９７６.２６８４.８７４２.６０ＰｇＩＮＶ１ＸＭ＿０３１５２１８９０.１ＸＰ＿０３１３７７７５０.１６３６７１５００.３５５.６２７９.４８５３.２３ＰｇＩＮＶ２ＸＭ＿０３１５２４４８０.１ＸＰ＿０３１３８０３４０.１６５２７３４７６.０５６.０６８９.０３４３.６２ＰｇＩＮＶ３ＸＭ＿０３１５３０７３７.１ＸＰ＿０３１３８６５９７.１５５９６３６３７.２０６.２６８５.１７４７.９５ＰｇＩＮＶ４ＸＭ＿０３１５３７５９９.１ＸＰ＿０３１３９３４５９.１５６５６４８３９.５５６.４１８１.６５５５.１６ＰｇＩＮＶ５ＸＭ＿０３１５３７６１２.１ＸＰ＿０３１３９３４７２.１５５４６３０９５.４１６.３０８４.０１５０.１１ＰｇＩＮＶ６ＸＭ＿０３１５４１１７０.１ＸＰ＿０３１３９７０３０.１６７１７６３３０.４９６.０５８４.９９４３.８６ＰｇＩＮＶ７ＸＭ＿０３１５４５１８７.１ＸＰ＿０３１４０１０４７.１６３７７２０４３.７０７.５８９２.０３４９.６１ＰｇＩＮＶ８ＸＭ＿０３１５４５１８８.１ＸＰ＿０３１４０１０４８.１５３１６０４６２.５４６.１５９４.８０４８.４６ＰｇＩＮＶ９ＸＭ＿０３１５４７８７３.１ＸＰ＿０３１４０３７３３.１５６９６５１１７.５６６.５８８３.４８５０.１２ＰｇＩＮＶ１０ＸＭ＿０３１５５１５９０.１ＸＰ＿０３１４０７４５０.１６７９７６４６６.３４６.５３８５.０１４６.４９ＰｇＩＮＶ１１ＸＭ＿０３１５５１５９１.１ＸＰ＿０３１４０７４５１.１６７２７５６２４.３２６.５３８５.３１４６.２２２.２㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白保守结构域分析ＰｇＳＰＳ１㊁ＰｇＳＰＳ２和ＰｇＳＰＳ３蛋白属于ＰＬＮ００１４２超级家族成员ꎬ其中ＰｇＳＰＳ１和ＰｇＳＰＳ３包含糖基转移酶(Ｇｌｙｃｏｓ＿ｔｒａｎｓｆ＿１)保守结构域ꎬＰｇＳＰＳ２含Ｇｌｙｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ＿ＧＴ保守结构域ꎻＰｇ￣ＳＰＳ４也含有Ｇｌｙｃｏｓ＿ｔｒａｎｓｆ＿１保守结构域(图１)ꎮＰｇＩＮＶ５和ＰｇＩＮＶ１０含有Ｇｌｙｃｏ＿ｈｙｄｒｏ＿１００糖基水解酶结构域ꎮ除ＰｇＩＮＶ５外ꎬ其余１０个ＩＮＶ蛋白均含有ＧＤＢ１结构域ꎮ２.３㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白保守基序分析由图２可见ꎬ４个ＳＰＳ家族成员的保守基序数量均为７ꎬ且均为Ｍｏｔｉｆ２㊁Ｍｏｔｉｆ９㊁Ｍｏｔｉｆ１１㊁Ｍｏ￣ｔｉｆ１２㊁Ｍｏｔｉｆ１３㊁Ｍｏｔｉｆ１４和Ｍｏｔｉｆ１５基序ꎮ１１个ＩＮＶ家族成员均包含１２个保守基序ꎬ分别为Ｍｏｔｉｆ１㊁３１㊀第３期㊀㊀㊀㊀冯立娟ꎬ等:石榴蔗糖代谢相关酶ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族鉴定与表达分析图１㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白保守结构域分析图２㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ家族蛋白保守基序分析４１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５６卷㊀Ｍｏｔｉｆ２㊁Ｍｏｔｉｆ３㊁Ｍｏｔｉｆ４㊁Ｍｏｔｉｆ５㊁Ｍｏｔｉｆ６㊁Ｍｏｔｉｆ７㊁Ｍｏ￣ｔｉｆ８㊁Ｍｏｔｉｆ９㊁Ｍｏｔｉｆ１０㊁Ｍｏｔｉｆ１１和Ｍｏｔｉｆ１２ꎮ同一基因家族成员间的保守基序数量和种类大致相同ꎮ２.４㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ各成员蛋白的二级结构与亚细胞定位由表３可见ꎬ石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白二级结构主要由α－螺旋㊁β－转角㊁延伸链和无规则卷曲组成ꎬ以α－螺旋和无规则卷曲占比较高ꎻ其中ꎬＰｇ￣ＳＰＳ３及ＰｇＩＮＶ１㊁ＰｇＩＮＶ２㊁ＰｇＩＮＶ６㊁ＰｇＩＮＶ７㊁Ｐｇ￣ＩＮＶ１１各组分占比表现为无规则卷曲>α－螺旋>延伸链>β－转角ꎬ其他蛋白则均表现为α－螺旋>无规则卷曲>延伸链>β－转角ꎮ亚细胞定位预测表明ꎬ石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ家族成员均定位于叶绿体中ꎮ染色体分布显示ꎬＰｇＳＰＳ１和ＰｇＳＰＳ２位于Ｃｈｒ１ꎬ其余两个ＳＰＳ基因位于Ｃｈｒ２ꎮＰｇＩＮＶ１㊁ＰｇＩＮＶ６㊁Ｐｇ￣ＩＮＶ１０㊁ＰｇＩＮＶ１１位于Ｃｈｒ１ꎬＰｇＩＮＶ４和ＰｇＩＮＶ５位于Ｃｈｒ４ꎬＰｇＩＮＶ７和ＰｇＩＮＶ８位于Ｃｈｒ６ꎬＰｇＩＮＶ２㊁ＰｇＩＮＶ３和ＰｇＩＮＶ９分别位于Ｃｈｒ２㊁Ｃｈｒ３和Ｃｈｒ７ꎮ２.５㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因系统进化树分析用４个石榴ＳＰＳ蛋白㊁５个巨桉ＳＰＳ蛋白㊁９个苹果ＳＰＳ蛋白和１０个葡萄ＳＰＳ蛋白构建系统进化树(图３Ａ)ꎬ可将其分为两大类ꎮＰｇＳＰＳ１㊁ＰｇＳＰＳ２和ＰｇＳＰＳ４聚为一类ꎬ其中ＰｇＳＰＳ１和Ｐｇ￣ＳＰＳ２聚为一小类ꎮＰｇＳＰＳ３则与ＥｇＳＰＳ２㊁ＭｄＳＰＳ２和ＭｓＳＰＳ２聚为一类ꎬ亲缘关系较近ꎮ１１个石榴ＩＮＶ蛋白㊁９个巨桉ＩＮＶ蛋白㊁７个苹果ＩＮＶ蛋白和１０个葡萄ＩＮＶ蛋白的系统进化树如图３Ｂ所示ꎬ也主要分为两大类ꎮ在第一大表３㊀石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白二级结构㊀㊀㊀㊀组成和亚细胞定位蛋白二级结构组成成分占比/％α－螺旋β－转角延伸链无规则卷曲亚细胞定位染色体分布ＰｇＳＰＳ１４０.８８７.３５１４.４２３７.３４叶绿体Ｃｈｒ１ＰｇＳＰＳ２４０.７２６.３２１４.０９３８.８７叶绿体Ｃｈｒ１ＰｇＳＰＳ３３９.９３６.４７１３.５９４０.０２叶绿体Ｃｈｒ２ＰｇＳＰＳ４４２.０１６.７２１３.７２３７.５６叶绿体Ｃｈｒ２ＰｇＩＮＶ１３８.８４５.５０１２.７４４２.９２叶绿体Ｃｈｒ１ＰｇＩＮＶ２３６.６５６.４４１６.４１４０.８０叶绿体Ｃｈｒ２ＰｇＩＮＶ３４１.６８６.８０１４.６７３６.８５叶绿体Ｃｈｒ３ＰｇＩＮＶ４４０.５３６.５５１４.８７３８.０５叶绿体Ｃｈｒ４ＰｇＩＮＶ５４２.６０６.６８１３.００３７.７３叶绿体Ｃｈｒ４ＰｇＩＮＶ６３７.２６５.９６１５.６５４１.１３叶绿体Ｃｈｒ１ＰｇＩＮＶ７３９.４０５.９７１５.０７３９.５６叶绿体Ｃｈｒ６ＰｇＩＮＶ８４２.３７６.２１１３.９４３７.４８叶绿体Ｃｈｒ６ＰｇＩＮＶ９４１.８３６.３３１２.６５３９.１９叶绿体Ｃｈｒ７ＰｇＩＮＶ１０３９.６２６.９２１７.３８３６.０８叶绿体Ｃｈｒ１ＰｇＩＮＶ１１３６.９０７.２９１７.５６３８.２４叶绿体Ｃｈｒ１５１㊀第３期㊀㊀㊀㊀冯立娟ꎬ等:石榴蔗糖代谢相关酶ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族鉴定与表达分析Ｐｇ:石榴(Ｐｕｎｉｃａｇｒａｎａｔｕｍ)ꎻＥｇ:巨桉(Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓｇｒａｎｄｉｓ)ꎻＭｄ:苹果(Ｍａｌｕｓｄｏｍｅｓｔｉｃａ)ꎻＭｓ:野生苹果(Ｍａｌｕｓｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ)ꎻＶｖ:葡萄(Ｖｉｔｉｓｖｉｎｉｆｅｒａ)ꎻＶｒ:河岸葡萄(Ｖｉｔｉｓｒｉｐａｒｉａ)ꎮ图３㊀石榴ＳＰＳ(Ａ)和ＩＮＶ(Ｂ)基因家族系统进化树类中ꎬＰｇＩＮＶ２㊁ＰｇＩＮＶ７和ＰｇＩＮＶ８聚为一类ꎬ其中ＰｇＩＮＶ２与ＥｇＩＮＶ２聚为一小类ꎬＰｇＩＮＶ７和Ｐｇ￣ＩＮＶ８聚为一小类ꎻＰｇＩＮＶ６㊁ＰｇＩＮＶ１０和ＰｇＩＮＶ１１聚为一类ꎬ其中ＰｇＩＮＶ６与ＥｇＩＮＶ５亲缘关系较近ꎬＰｇＩＮＶ１０和ＰｇＩＮＶ１１亲缘关系较近ꎮ在第二大类中ꎬＰｇＩＮＶ１与ＥｇＩＮＶ４聚为一类ꎬＰｇＩＮＶ３与ＰｇＩＮＶ５亲缘关系较近ꎮＰｇＩＮＶ４与ＰｇＩＮＶ９聚为一类ꎬ其中ＰｇＩＮＶ４与ＥｇＩＮＶ３㊁ＥｇＩＮＶ６聚为一小类ꎬＰｇＩＮＶ９与ＥｇＩＮＶ８亲缘关系较近ꎮ２.６㊀ＰｇＳＰＳｓ和ＰｇＩＮＶｓ基因表达分析本研究选用２个ＳＰＳ基因(ＰｇＳＰＳ２和ＰｇＳＰＳ４)㊁６个ＩＮＶ基因(ＰｇＩＮＶ２㊁ＰｇＩＮＶ３㊁Ｐｇ￣ＩＮＶ４㊁ＰｇＩＮＶ７㊁ＰｇＩＮＶ９㊁ＰｇＩＮＶ１１)ꎬ均以７月１５日的表达量为１ꎬ分析其在石榴果实发育期的表达模式ꎬ结果(图４)显示ꎬ两个ＳＰＳ基因均下调表达ꎬ但随着石榴果实发育进程的推进ꎬ其变化趋势存在差异ꎬＰｇＳＰＳ２表现为降ң升ң降ң升ң降ң升的较规律波动变化ꎬＰｇＳＰＳ４则表现为降ң升ң降ң升ꎬ均以９月１５日的表达水平较高ꎮＰｇＩＮＶ２整体下调表达ꎬ随着生育进程的推进呈先降低后升高的变化趋势ꎻＰｇＩＮＶ３在７月３０日㊁９月１５日和１０月１５日上调表达ꎬ以９月１５日的相对表达量最高ꎬ８月３０日的相对表达量最低ꎻＰｇＩＮＶ４㊁ＰｇＩＮＶ７和ＰｇＩＮＶ９在石榴果实发育期间的表达水平较低ꎬ除ＰｇＩＮＶ７在８月１５日下调表达较少外ꎬ其余时期均明显下调表达ꎻＰｇＩＮＶ１１的变化趋势与ＰｇＩＮＶ３相似ꎬ但仅在９月１５日明显上调表达ꎮ６１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５６卷㊀图４㊀石榴不同发育期ＳＰＳ和ＩＮＶ㊀㊀基因家族成员表达模式３㊀讨论与结论蔗糖是植物体内光合产物从 源器官 运输到 库器官 的主要形式ꎬ是影响产量和果实品质形成的重要因素[１６－１７]ꎮＳＰＳ和ＩＮＶ是蔗糖代谢的关键调控酶ꎬ影响植物生长发育过程中的生物量形成和糖分积累[１８－２０]ꎮ本研究从石榴中鉴定出４个ＳＰＳ基因ꎬ其编码蛋白均为不稳定的酸性蛋白ꎬ与柑橘[７]和甜樱桃[９]中的数量一致ꎻ鉴定出１１个ＩＮＶ基因家族成员ꎬ均为不稳定蛋白ꎬ数量少于无籽蜜柚[２１]而多于草莓[１４]ꎮ通过对蛋白保守结构域和保守基序分析发现ꎬ石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白均具有典型的保守结构域ꎬ家族成员间特征ｍｏｔｉｆ数量和种类大致相同ꎬ蛋白结构高度保守ꎬ这表明石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族在进化上具有保守性ꎬ这与苹果[２２]和猕猴桃[２３]上的研究结果一致ꎮ其中ꎬＰｇＩＮＶ５和Ｐｇ￣ＩＮＶ１０具有中碱性蔗糖转化酶典型的Ｇｌｙｃｏ＿ｈｙｄｒｏ＿１００糖基水解酶结构域[２１]ꎬ等电点分别为６.３０和６.５３ꎬ有可能是中碱性蔗糖转化酶ꎬ这与黑皮果蔗[２４]和南瓜[２５]中的研究结果相似ꎮ蛋白质二级结构的预测与空间结构分析对了解其功能具有重要意义[２６－２７]ꎮ石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白二级结构主要由α－螺旋和无规则卷曲组成ꎬ延伸链和β－转角所占比例较低ꎬ说明α－螺旋和无规则卷曲在石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ蛋白结构中起重要作用ꎬ这与甘蔗[２８]中的研究结果相似ꎮ本研究发现ꎬ石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ家族成员不均匀地分布在染色体上ꎬ均定位于叶绿体中ꎬ其精确定位和调控功能还需深入研究ꎮ系统进化树分析表明ꎬ石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员间存在不同程度的亲缘关系ꎬ石榴与巨桉㊁苹果的ＳＰＳ基因家族成员同源性较高ꎬ与巨桉的ＩＮＶ基因家族成员同源性较高ꎮ这进一步证实了石榴与巨桉的亲缘关系较近[２９]ꎬ为深入研究石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族成员的生物学功能奠定了理论基础ꎮ本研究进一步对２个ＳＰＳ基因和６个ＩＮＶ基因在石榴果实不同发育时期的表达模式进行了分析ꎬ发现其在不同时期的表达量存在差异ꎮ在９月１５日(果实增大期)ꎬＰｇＳＰＳ２和ＰｇＳＰＳ４的相对表达量较高ꎬＰｇＩＮＶ３和ＰｇＩＮＶ１１的相对表达量显著高于其他时期ꎮ说明石榴ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族不同成员调控蔗糖代谢的功能具有特异性ꎬ这与甘蔗[３０]和萱草[３１]中的研究结果一致ꎮ综上ꎬ不同ＳＰＳ和ＩＮＶ基因调控石榴果实蔗糖代谢的机理存在差异ꎬ具有发育时期表达特异性ꎬ后续将从转录调控㊁功能鉴定㊁蛋白互作等方面深入研究石榴ＳＰＳ㊁ＩＮＶ基因家族成员调控蔗糖代谢的分子机理ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀刘司瑜ꎬ林艺灵ꎬ王令宇ꎬ等.石榴ＡＴＧ基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达模式分析[Ｊ].植物资源与环境学报ꎬ２０２２ꎬ３１(５):３７－４９.[２]㊀冯立娟ꎬ李英朋ꎬ王嘉艳ꎬ等.果袋类型对石榴果实发育期品质的影响[Ｊ].山东农业科学ꎬ２０２１ꎬ５３(１２):６９－７３. [３]㊀Ａｌ￣ＳａｉｆＡＭꎬＭｏｓａＷＦＡꎬＳａｌｅｈＡＡꎬｅｔａｌ.Ｙｉｅｌｄａｎｄｆｒｕｉｔｑｕａｌｉｔｙｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｐｏｍｅｇｒａｎａｔｅ(Ｐｕｎｉｃａｇｒａｎａｔｕｍ)ｔｏｆｏｌｉａｒｓｐｒａｙｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍꎬｃａｌｃｉｕｍａｎｄｋａｏｌｉｎ[Ｊ].Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｅꎬ２０２２ꎬ８:９４６.[４]㊀ＴａｒａｎｔｉｎｏＡꎬＤｉｓｃｉｇｌｉｏＧꎬＦｒａｂｂｏｎｉＬꎬｅｔａｌ.Ｏｒｇａｎｏｍｉｎｅｒａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｖｅｇｅｔａｔｉｖｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｙｉｅｌｄａｎｄｑｕａｌｉｔｙｐａ￣ｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｐｏｍｅｇｒａｎａｔｅｃｖ.Ｗｏｎｄｅｒｆｕｌｆｒｕｉｔｓ[Ｊ].Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕ￣ｒａｅꎬ２０２３ꎬ９:１６４.[５]㊀ＬｉｕＬＢꎬＺｈｅｎｇＪ.Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｕｃｒｏｓｅｓｙｎｔｈａｓｅｇｅｎｅｆａｍｉｌｙｉｎｐｏｍｅｇｒａｎａｔｅ(ＰｕｎｉｃａｇｒａｎａｔｕｍＬ.)[Ｊ].ＰｅｅｒＪꎬ２０２２ꎬ１０:ｅ１２８１４.[６]㊀曾德雯ꎬ朱龙英ꎬ冯岩ꎬ等.高等植物蔗糖磷酸合成酶(ＳＰＳ)的研究进展[Ｊ].植物生理学报ꎬ２０２０ꎬ５６(５):９３１－９３８.７１㊀第３期㊀㊀㊀㊀冯立娟ꎬ等:石榴蔗糖代谢相关酶ＳＰＳ和ＩＮＶ基因家族鉴定与表达分析[７]㊀魏清江ꎬ马张正ꎬ勒思ꎬ等.柑橘磷酸蔗糖合酶基因ＣｓＳＰＳ的鉴定和表达[Ｊ].园艺学报ꎬ２０２０ꎬ４７(２):３３４－３４４. [８]㊀Ｂｉｌｓｋａ￣ＫｏｓＡꎬＭｙｔｙｃｈＪꎬＳｕｓｋｉＳꎬｅｔａｌ.Ｓｕｃｒｏｓｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈａｓｅ(ＳＰＳ)ꎬｓｕｃｒｏｓｅｓｙｎｔｈａｓｅ(ＳＵＳ)ａｎｄｔｈｅｉｒｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎｔｈｅｌｅａｖｅｓｏｆＭｉｓｃａｎｔｈｕｓˑｇｉｇａｎｔｅｕｓａｎｄＺｅａｍａｙｓａｔｌｏｗｔｅｍ￣ｐｅｒａｔｕｒｅ[Ｊ].Ｐｌａｎｔａꎬ２０２０ꎬ２５２:２３.[９]㊀齐希梁ꎬ刘聪利ꎬ宋露露ꎬ等.甜樱桃磷酸蔗糖合酶基因ＰａｖＳＰＳ的功能分析[Ｊ].园艺学报ꎬ２０２１ꎬ４８(８):１４４６－１４５６.[１０]李会霞ꎬ祝令成ꎬ张钊ꎬ等.苹果中磷酸蔗糖合酶家族基因的表达特性及其与蔗糖含量的关系[Ｊ].西北植物学报ꎬ２０１７ꎬ３７(５):８７２－８７８.[１１]吕佳红ꎬ王英珍ꎬ程瑞ꎬ等.梨蔗糖合成相关酶ＳＵＳ和ＳＰＳ基因家族的鉴定与表达分析[Ｊ].园艺学报ꎬ２０１８ꎬ４５(３):４２１－４３５.[１２]铁原毓ꎬ田洁.大蒜蔗糖转化酶基因ＡｓＩＮＶ的克隆及其响应低温和干旱胁迫的表达分析[Ｊ].植物生理学报ꎬ２０２１ꎬ５７(１２):２２５８－２２７０.[１３]ＺｈａｎｇＳＬꎬＺｈａｎｇＺꎬＳｕｎＸꎬｅｔａｌ.Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃ￣ｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｎｖｅｒｔａｓｅｆａｍｉｌｙｇｅｎｅｓｒｅｖｅａｌｔｈｅｉｒｒｏｌｅｓｉｎｖａｃｕｏｌａｒｓｕｃｒｏｓｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｄｕｒｉｎｇＰｙｒｕｓｂｒｅｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒｉＲｅｈｄ.ｆｒｕｉｔｄｅ￣ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ[Ｊ].Ｇｅｎｏｍｉｃｓꎬ２０２１ꎬ１１３(３):１０８７－１０９７. 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蔗糖转化速度实验报告
实验目的：通过实验探究蔗糖的转化速度。

实验原理：蔗糖是由葡萄糖和果糖组成的二糖，经过水解反应可以将蔗糖分解为葡萄糖和果糖。

该反应可以由酶催化进行，催化剂为蔗糖酶。

蔗糖酶是一种酶类，能够加快蔗糖分解的速率。

实验步骤：
1. 准备实验所需材料：蔗糖溶液、蔗糖酶溶液、苏丹III溶液、特定体积的试管、计时器等。

2. 定量取一定体积的蔗糖溶液放入试管中。

3. 加入一定量的蔗糖酶溶液，充分混合。

4. 开始计时，记录反应时间。

5. 在一定时间间隔内取出少量反应液，在试管中滴加苏丹III
溶液进行检测。

6. 观察苏丹III溶液的颜色变化，颜色越深代表蔗糖转化的速
度越快。

实验结果：记录在一定时间段内蔗糖转化的速度以及苏丹III
溶液的颜色变化。

根据实验数据可以绘制出蔗糖转化速度与时间的关系曲线。

实验讨论：根据实验结果可以分析蔗糖转化速度随时间的变化趋势。

同时可以讨论影响蔗糖转化速度的因素，如温度、pH
值等。

实验结论：通过实验可以得出蔗糖转化速度随时间的变化曲线，并对蔗糖转化速度的影响因素进行讨论。

根据实验结果可以得出蔗糖转化速度在一定时间段内是逐渐增加的。

蔗糖水解催化酶蔗糖水解催化酶是一种重要的酶类，能够催化蔗糖分子的水解反应。

在生物体内，蔗糖是一种常见的碳水化合物，广泛存在于植物中。

蔗糖水解催化酶的发现和研究，对于人类理解生物化学过程，以及在工业上生产糖类产品具有重要的意义。

蔗糖水解催化酶具有高度的专一性，只能催化蔗糖分子的水解反应。

它的活性主要发生在酶的活性位点中，通过与蔗糖分子的特定位点结合，形成临时的酶-底物复合物。

在这个复合物的稳定状态下，酶通过降低蔗糖分子的活化能，促使蔗糖分子发生水解反应，生成葡萄糖和果糖两种单糖。

研究显示，蔗糖水解催化酶的活性受到一系列因素的影响。

温度是其中最主要的因素之一，适宜的温度可以提高酶的活性，从而加快反应速率。

酸碱度也对酶的活性产生显著影响，过高或过低的酸碱度都会抑制酶的活性。

此外，金属离子、辅助因子等也会影响蔗糖水解催化酶的活性。

蔗糖水解催化酶的应用非常广泛。

在食品工业中，利用蔗糖水解催化酶可以将蔗糖分解为两种单糖，为葡萄糖果糖糖浆的生产提供原料。

葡萄糖果糖糖浆是一种重要的食品添加剂，广泛应用于饮料、糖果、面包等食品中。

此外，在医药领域，蔗糖水解催化酶也可以用于制备生物活性糖类药物。

为了提高蔗糖水解催化酶的活性和稳定性，科学家们进行了大量的研究工作。

通过改造酶的氨基酸序列，利用基因工程技术，设计和构建了具有改良特性的催化酶。

这些改良的蔗糖水解催化酶，不仅在工业上具有更高的生产效率，同时也有助于提高糖类产品的质量。

总之，蔗糖水解催化酶在生物化学和工业生产中具有重要的地位。

它能够催化蔗糖分子的水解反应，生成葡萄糖和果糖两种单糖。

通过研究和改良蔗糖水解催化酶，可以提高酶的活性和稳定性，从而实现更高效的工业生产和糖类产品的质量改进。

哈蜜瓜的蔗糖代谢和甜味调控哈蜜瓜，又称为哈密瓜，是一种具有甜美口感和丰富营养的水果。

它的甜味主要来源于蔗糖，蔗糖在哈蜜瓜中的代谢和甜味调控过程十分重要。

本文将对哈蜜瓜的蔗糖代谢和甜味调控进行探讨。

首先，我们先来了解一下蔗糖在哈蜜瓜中的代谢过程。

哈蜜瓜在生长过程中，通过光合作用将阳光能转化为化学能，并合成葡萄糖和果糖，随后通过多重酶的作用，将葡萄糖和果糖结合起来形成蔗糖。

蔗糖是一种二糖，由葡萄糖和果糖分子通过酯键连接而成。

蔗糖在哈蜜瓜中起着能量储存和运输的作用。

蔗糖代谢的第一步是蔗糖的降解。

哈蜜瓜中含有一种特定的酶，称为蔗糖酶，它能够将蔗糖分解为葡萄糖和果糖。

蔗糖酶的活性受到多种因素的调控，如温度、pH值和激素等。

一旦蔗糖被降解，葡萄糖和果糖就会被进一步代谢，提供能量和碳源供哈蜜瓜生长和发育。

与蔗糖降解相对的是蔗糖的合成过程。

蔗糖的合成主要通过两种途径进行：一是直接合成，即将葡萄糖和果糖通过蔗糖合成酶连接而成；二是间接合成，即通过葡萄糖和果糖互相转化形成蔗糖。

这两种途径在哈蜜瓜中同时存在，并受到多种因素的调控。

研究表明，温度、光照和激素等环境和内源性因素都会对蔗糖合成途径的选择和活性产生影响。

除了蔗糖的代谢，甜味的调控也对哈蜜瓜的风味和品质产生重要影响。

甜味是由甜味物质引起的，而这些甜味物质包括蔗糖、果糖、葡萄糖等。

然而，蔗糖在感官上被认为是最具甜味的物质。

哈蜜瓜中的甜味调控主要涉及了感受器、信号转导和基因表达等多个层面。

首先，在感受器层面，哈蜜瓜中存在特定的甜味感受器，它们能够感知蔗糖的存在并传递信号到细胞内。

这些感受器由蛋白质组成，其结构和功能多样，能够识别蔗糖分子并与之结合。

研究发现，感受器的种类和数量对哈蜜瓜的甜味感知和适应性起着决定性作用。

其次，在信号转导过程中，哈蜜瓜中的甜味信号会经过一系列的传递步骤，最终导致一系列的生理和生化反应。

这些反应包括糖激酶的激活、离子通道的开启和细胞内信号分子的释放等。

草莓果实蔗糖和己糖的代谢特性及其与糖积累的关系(英文)陈俊伟;秦巧平;谢鸣;蒋桂华;徐红霞;程建徽;吴江;孙崇波【期刊名称】《果树学报》【年(卷),期】2007(24)1【摘要】以设施栽培的枥乙女草莓为试材,研究蔗糖代谢和己糖代谢关键酶在草莓果实糖积累进程中的作用。

采集花后1～8周的果实,分别测定果实中葡萄糖、果糖、蔗糖的含量和蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)、可溶性酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、己糖激酶(HXK)及果糖激酶(FRK)等蔗糖和己糖代谢酶的活性。

结果表明,草莓果实的总糖含量随果实发育持续积累,但蔗糖的快速积累对果实后期糖的积累贡献最大。

在果实发育前期,草莓AI活性随果实发育而下降,但在果实发育后期,AI活力随果实成熟而急剧上升,这使果实最终以积累己糖为主。

果实蔗糖快速积累期,合成蔗糖的酶SPS和SS(合成方向)的活性下降到较低水平,表明这2种酶对草莓后期果实蔗糖的快速积累贡献较少。

果实发育后期较低的HXK和FRK活力有利于果实糖的快速积累。

【总页数】6页(P49-54)【关键词】草莓;蔗糖代谢;己糖代谢;糖积累【作者】陈俊伟;秦巧平;谢鸣;蒋桂华;徐红霞;程建徽;吴江;孙崇波【作者单位】浙江省农业科学院园艺研究所【正文语种】中文【中图分类】S668.4【相关文献】1.4种枸杞果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢酶的关系 [J], 赵建华;李浩霞;尹跃;安巍;王华芳2.4种枸杞果实发育过程中糖积累与蔗糖代谢酶的关系 [J], 赵建华;李浩霞;尹跃;安巍;王华芳;3.不同果色枸杞果实糖积累特征及其与蔗糖代谢酶活性的关系 [J], 赵建华;李浩霞;尹跃;安巍;王华芳4.‘灵武长枣’果实糖积累与蔗糖代谢相关酶的关系 [J], 章英才;陈亚萍;景红霞;苏伟东5.“灵武长枣”果实糖积累与蔗糖代谢相关酶的关系 [J], 杨朴丽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同温度对甜瓜糖分积累与蔗糖代谢酶的影响
任雷;邹志荣;李鹏飞
【期刊名称】《北方园艺》
【年(卷),期】2010(000)007
【摘要】研究了不同温度对厚皮甜瓜3种糖分积累与4个蔗糖相关酶活性的影响.结果表明:果实中果糖和可溶性糖含量随着温度的增强而增加,转化酶活性随温度的升高而升高;蔗糖含量,蔗糖磷酸酶活性以及蔗糖合成酶随温度的变化活性趋势一致.在果实发育前中期,温度越高,三者数值越小,成熟期三者数值随着温度的升高而升高.自然温度+6～7℃与自然温度处理间差异性显著,自然温度+3～4℃与自然温度处理间差异性不显著.
【总页数】5页(P12-16)
【作者】任雷;邹志荣;李鹏飞
【作者单位】西北农林科技大学,园艺学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,园艺学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,园艺学院,陕西,杨凌,712100
【正文语种】中文
【中图分类】S652
【相关文献】
1.坐果剂对甜瓜果实糖分和蔗糖代谢酶的影响 [J], 冯宁宁;刘建辉;张显;李欢
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4.超甜玉米籽粒糖分积累和蔗糖代谢酶活性动态变化 [J], 赵福成;景立权;陆大雷;王桂跃;陆卫平
5.不同变种甜瓜糖分积累及蔗糖代谢酶活性动态变化 [J], 叶红霞;吕律;王同林;海睿;汪炳良
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