Page 56 - 《广西植物》2020年第2期

２ 期 蒋素华等: 白及蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析 １ ９ ３

ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＳｕＳｙ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ａｎｄ ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ＰＣＲ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐａｔ￣
ｔｅｒｎ ｏｆ ＳｕＳｙ ｇｅｎｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｓｓｕｅｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ＳｕＳｙ ｇｅｎｅ ｗａｓ ２ ２１５ ｂｐ ｔｈａｔ ｅｎｃｏ￣
ｄｉｎｇ ７３７ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ. Ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｉｎ Ｂｌｅｔｉｌｌａ ｓｔｒｉａｔａ ｔｏ Ｄｅｎｄｒｏｂｉｕｍ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｅｉｓꎬ
Ｄ. ｏｎｃｉｄｉｕｍꎬ ａｎｄ Ｄ. ｐｈａｌａｅｎｏｐｓｉｓ ｗｅｒｅ ９７％ꎬ ９２％ ａｎｄ ９５％ꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. (２) Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＳｕＳｙ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｗａｓ ｈｉｇｈ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｙꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｏｆ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＳｕＳｙ
ｐｒｏｔｅｉｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ Ｂｌｅｔｉｌｌａ ｓｔｒｉａｔａ ａｎｄ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ ｗａｓ ７５.２％. Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｓｕ￣
Ｓｙ ｐｒｏｔｅｉｎ ｏｆ Ｂｌｅｔｉｌｌａ ｓｔｒｉａｔａ ａｎｄ Ｄｅｎｄｒｏｂｉｕｍ ｃａｎｄｉｄｕｍ ｗｅｒｅ ｇｒｏｕｐｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｒａｎｃｈ. (３) Ｔｈｅ ｑＲＴ￣ＰＣＲ ａｓｓａｙ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ＳｕＳｙ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ ｌｏｗｅｓｔ ｉｎ ｔｕｂｅｒｓ. Ｍｏｒｅｏｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ
ＳｕＳｙ ｇｅｎｅ ｉｎ ｍａｔｕｒｅ ｌｅａｖｅｓ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｉｍｍａｔｕｒｅ ｌｅａｖｅｓ. Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
ｌｅｖｅｌ ｏｆ ＳｕＳｙ ｇｅｎｅ ｉｎ ｒｏｏｔｓ ａｎｄ ｔｕｂｅｒｓ ｗｅｒｅ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔꎬ ｂｕｔ ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ
ｏｎｅ￣ｙｅａｒ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ ｔｗｏ￣ｙｅａｒ ｌｅａｖｅｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｌｅａｖｅｓ ｗｅｒｅ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ. Ｔｈｅｓｅ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ｓｕｇ￣
ｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ＳｕＳｙ ｇｅｎｅ ｍａｙ ｂｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ ａｎｄ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｇｅｎｅ ｆｏｒ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅ￣
ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｂｌｅｔｉｌｌａ ｓｔｒｉａｔａ ｓｐｅｃｉｅｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｂｌｅｔｉｌｌａ ｓｔｒｉａｔａꎬ ＳｕＳｙ ｇｅｎｅꎬ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ

白及( Ｂｌｅｔｉｌｌａ ｓｔｒｉａｔａ) 是兰科( Ｏｒｃｈｉｄａｃｅａｅ) 白 茎的贮藏组织中高表达( Ｘｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)ꎮ 水稻
及属( Ｂｌｅｔｉｌｌａ) 多年生草本植物ꎬ地下有粗厚的块 (Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ) 中发现 ６ 个 ＳｕＳｙ 基因ꎬ参与了不同

茎ꎬ富粘性ꎬ含白及胶质ꎬ可供药用ꎬ有止血补肺、 的生长过程ꎬＳｕＳｙ１ 在根、幼叶、节间表达ꎬＳｕＳｙ３ 和
生肌 止 痛 之 效ꎮ 蔗 糖 合 成 酶 ( ｓｕｃｒｏｓｅ ｓｙｎｔｈａｓｅꎬ ＳｕＳｙ４ 主要在颖果中表达ꎬＳｕＳｙ２ 在所有组织中都
ＳｕＳｙ) 在 植 物 各 组 织 中 普 遍 存 在 ( Ｓｕｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ 表达(Ｈｉｒｏｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００８)ꎮ 目前关于白及 ＳｕＳｙ 基
１９８６)ꎬ是高等植物体内控制蔗糖合成和降解的关 因同源克隆和表达特性分析的研究还未见报道ꎮ
键酶之一ꎬ提供多糖合成的前体ꎬ催化蔗糖进入各 结合白及的生理和生长特性ꎬ采取不同时期的白
种代谢ꎮ 蔗糖代谢相关酶与植物体内糖积累之间 及组织材料ꎬ根据 ＮＣＢＩ 上登陆的其他不同植物的
存在密切联系ꎬＳｕＳｙ 在蔗糖代谢中起主要的调控 ＳｕＳｙ 基因序列ꎬ设计简并引物ꎬ采用 ＲＴ￣ＰＣＲ 方法
作用ꎬ在植物的生长发育和产量调控方面都具有 克隆白及 ＳｕＳｙ 基因ꎬ并对其进行氨基酸序列比对ꎬ

重要 的 意 义 ( Ｖａｕｇｈｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２ꎻ Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ 蛋白质二、三级结构预测和系统进化树分析ꎬ利用
２０１１ꎻＷａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎮ 目前研究者已经从铁 实时荧光定量 ＰＣＲ 技术分析 ＳｕＳｙ 基因在白及的

皮 石 斛 ( 孟 衡 玲 等ꎬ ２０１１ )、 枸 杞 ( 王 丽 娟 等ꎬ 不同时期根、叶和块茎中的表达ꎮ 本试验为进一
２０１３)、蝴蝶兰( 李冬梅等ꎬ２０１３) 及花生( 陈娜等ꎬ 步研究 ＳｕＳｙ 基因功能及代谢途径奠定理论基础ꎬ
２０１３)等多种植物中将 ＳｕＳｙ 基因克隆出来ꎮ 罗才 同时为白及蔗糖代谢和生长发育提供较为丰富有
林等(２０１７)利用转录组测序和电子克隆相结合的 效的科学理论依据ꎮ
方法将白及 ＳｕＳｙ 基因序列进行了生物信息学分
析ꎮ 植物的蔗糖合成酶基因除主要参与储存组织 １ 材料与方法
的生长外ꎬ也参与植物的抗逆性、果实的发育及花

芽的分化和发育等生命活动(乔亮ꎬ ２０１２ꎻＺｈａｎｇ ｅｔ １.１ 试验材料
ａｌ.ꎬ ２０１３ꎻ Ｘｉａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４)ꎮ 有研究表明ꎬＳｕＳｙ 供试的白及品种为紫花白及ꎬ种植于郑州师
基因家族不同成员在植物生长发育过程中具有时 范学院智能日光温室ꎬ白及的栽培温度为 ２２ ~ ２６

空特异性( Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻＣｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)ꎬ ℃ ꎬ湿度为 ５５％ ~ ６５％ꎮ Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ ＤＨ５α 菌株
以玉米 (Ｚｅａ ｍａｙｓ) 中的 ３ 个 ＳｕＳｙ 基因为例ꎬＳＨ￣ 购自宝生物工程( 大连) 有限公司ꎬ反转录试剂盒
ＳｕＳｙ１ 主要在胚乳中表达ꎻＳｕＳｙ１ 在胚ꎬ以及根、茎 购自上海拜力生物科技有限公司ꎬ植物 ＲＮＡ 提取
和叶中都有表达ꎻＳｕＳｙ３ 在胚乳、胚珠、根和幼芽中 试剂盒购自广州飞扬生物工程有限公司ꎬ普通琼

表达( Ｄｕｎｃａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００６)ꎮ 此外ꎬ有研究表明ꎬ 脂糖 ＤＮＡ 回收试剂盒、质粒小提试剂盒均购自天
ＳｕＳｙ３ 在茎和根的维管组织中高表达ꎬＳｕＳｙ４ 在块 根生化科技(北京) 有限公司ꎬ基因测序和引物合