【摘 要】
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α-碱性半乳糖苷酶(alkaline alpha Galactosidase/AGA)是一类种子吸胀蛋白(seed imbibition protein/SIP),能水解α-1,6-半乳糖苷键,是负责棉子糖水解的关键酶。本实验室在
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α-碱性半乳糖苷酶(alkaline alpha Galactosidase/AGA)是一类种子吸胀蛋白(seed imbibition protein/SIP),能水解α-1,6-半乳糖苷键,是负责棉子糖水解的关键酶。本实验室在玉米中克隆得到4个AGA/SIP基因,命名为ZmAGA1-ZmAGA4。这4个基因具有很高的同源性,经蛋白序列比对分析,同属于α-碱性半乳糖苷酶家族。ZmAGA4基因(GRMZM2G077181)突变体种子抗老化、耐贮藏,因此我们对该基因的功能进行了相关研究。ZmAGA4基因表达受高温诱导,我们在该基因启动子上发现一个响应高温的顺式作用元件。将该基因在拟南芥中过表达,获得ZmAGA4表达量高(OXAGA4-7)、低(OXAGA4-9)两个转基因株系。与对照组(WT、OXGFP)相比,过表达ZmAGA4在未胁迫处理条件下能减少拟南芥幼苗内活性氧的积累。高温处理过表达ZmAGA4的拟南芥成活率高于对照组,说明ZmAGA4在植物抗高温时发挥作用。过量表达ZmAGA4的拟南芥叶肉内棉子糖和肌醇半乳糖苷含量较对照组显著降低,说明ZmAGA4可能在棉子糖代谢通路中发挥作用。过量表达ZmAGA4加快拟南芥的生长速率,缩短了植株的生命周期。过表达ZmAGA4之后,拟南芥种子中出现一个未知的糖组分,影响种子的贮藏,使种子对老化敏感。玉米ZmAGA4突变体种子中缺失葡萄糖,推测ZmAGA4与葡萄糖的产生有关,拟南芥中过多的ZmAGA4则产生较多的葡萄糖,从而加快了呼吸速率,促进了新陈代谢,增强了植物的抗逆性。种子中葡萄糖的增多,加快美拉德反应(Mailard reaction)和呼吸速率,促进与种子活力相关的蛋白失活,从而影响了种子的贮藏寿命。
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