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Cloning and Expression Analysis of LlAGPS1 Gene in Lilium lancifolium
ZHANGJinzhong, SUNJiaman, SUNMingyan, HUANGShaoli
Chin Agric Sci Bull ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (19) : 30-35.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Cloning and Expression Analysis of LlAGPS1 Gene in Lilium lancifolium
Adenosine diphosphate glucose pyrophosphorylase (AGPase) is the rate-limiting enzyme in the starch synthesis pathway of plants. Cloning the homologous gene of AGPase in Lilium lancifolium and analyzing its expression characteristics are helpful to understand the law of starch synthesis during the growth and development of bulbils, and provide a basis for the development and utilization of bulbils as a seed resource or dietary ingredient. In this study, a gene encoding a small subunit of adenosine diphosphate glucose pyrophosphorylase (LlAGPS1) was cloned from Lilium lancifolium by homologous cloning technology. The expression of LlAGPS1 in leaves and bulbils was analyzed by fluorescence quantitative PCR. The results showed that the protein encoded by LlAGPS1 gene had PLN02241, GlgC conserved domain and belonged to cl33437 super family protein. Protein multiple sequence alignment showed that it had high homology with AGPase small subunit sequences of other crops. The qPCR analysis showed that LlAGPS1 gene was mainly expressed in bulbils, which was significantly higher than that in leaves. The flower bud removal treatment could up-regulate the expression of LlAGPS1 in leaves, and the diurnal variation of the gene expression in leaves and bulbils showed a decreasing trend. The protein encoded by LlAGPS1 gene has PLN02241 and GlgC conserved domains unique to cl33437 family. It is a homologous gene encoding AGPase protein with obvious tissue expression specificity and high expression in the growth and development of bulbils. The results provide a reference for the follow-up study of the effect of LlAGPS1 gene expression regulation technology on the starch synthesis, growth and development of Lilium lancifolium bulbils, and the development of bulbil value.
Lilium lancifolium / bulbil / adenosine diphosphate glucose pyrophosphorylase / LlAGPS1 / gene expression
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雷星宇, 胡瑶, 邓钢桥, 等. 钝化剂对卷丹百合镉含量及生理特性的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(19):66-72.
为降低卷丹百合镉含量,以生物炭、生石灰和蛇纹石为钝化材料,通过盆栽试验,探究钝化剂对土壤和卷丹百合不同器官镉含量的影响,并对相关生理指标进行检测。结果表明,3种钝化剂使土壤镉含量分别降低了11.8%、33.0%、17.1%,有效态镉降低了13.3%、26.7%、13.3%,pH分别提高了0.32、0.48、0.43。根、鳞茎、地上茎、叶、花镉含量在添加生物炭的情况下分别降低了8%、22%、15%、24%、2%,在添加生石灰的情况下分别降低了25%、30%、29%、34%、22%,在添加蛇纹石的情况下分别降低了19%、26%、16%、32%、26%。此外,3种钝化剂使丙二醛的含量分别降低了32.60%、51.20%、34.09%,脯氨酸含量分别降低了8.32%、16.76%、10.5%,过氧化氢酶活性分别增加了9.83%、18.12%、10.76%,超氧化物歧化酶活性分别增加了17.37%、38.76%、18.78%,过氧化物酶活性分别增加了9.42%、23.62%、10.68%。研究表明,3种钝化剂都能有效降低土壤和卷丹百合各器官的镉含量,提高植株抗镉胁迫能力,综合考虑生石灰的降镉效果最好。
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唐宏亮, 石瑛, 田洵, 等. 马铃薯淀粉合成关键酶与块茎淀粉积累的关系[J]. 中国农学通报, 2015, 31(27):88-93.
为探讨淀粉在马铃薯块茎中积累规律， 及催化其生物合成的 4种关键酶。从而为马铃薯的淀粉品质改善提供合理依据。以淀粉含量不同的马铃薯品种 ‘东农 308’ 和 ‘延薯 4号’ 为材料， 在马铃薯匍匐茎顶端膨大后开始测定马铃薯叶片与块茎中的淀粉合成关键酶、 淀粉动态积累量以及直链淀粉动态积累量。研究结果表明， 这 4种关键酶在淀粉合成积累过程的不同时期表现出不同的活性强弱， 继而控制淀粉生物合成的开始与速率， 并影响马铃薯直链、 支链淀粉的合成与积累。且 ‘东农 308’ 淀粉含量以及淀粉各组分含量在各时期都要高于 ‘延薯 4号’ ， 这也是由于 ‘东农 308’ 的淀粉合成关键酶活性高于 ‘延薯4号’ 的酶活性。
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张进忠. 百合GBSS基因RNAi载体构建[J]. 农学学报, 2022, 12(7):69-73.
为研究GBSS基因在百合鳞茎形成及发育过程中影响鳞茎淀粉合成代谢的作用机理,构建干扰GBSS基因的RNAi载体为其在转录水平沉默表达提供材料。从百合鳞片克隆GBSS基因300 bp的保守序列,通过BP与LR反应将该序列正反向连接到干扰载体pJawohl8-RNAi中,经过酶切反应鉴定所构建RNAi表达载体的正确性。实验成功构建pDONR221-GBSS入门克隆与pJawohl8-RNAi-GBSS表达载体,为在百合鳞茎淀粉合成代谢途径中研究GBSS基因功能及对鳞茎发育的影响提供了材料与思路。
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樊金萍, 王冰, 阎凤霞, 等. 卷丹百合珠芽发育形态特征及生理变化研究[J]. 东北农业大学学报, 2019, 50(2):18-27.
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甘晓燕, 巩檑, 聂峰杰, 等. 马铃薯ADP-葡萄糖焦磷酸化酶基因多态性分析[J]. 分子植物育种, 2016, 14(7):1781-1787.
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杜明, 方玉, 李潜龙, 等. 玉米淀粉调控的研究进展[J]. 中国农学通报, 2021, 37(33):8-14.
为了明确淀粉合成途径中的关键酶的功能和调控机制,本文综述了玉米淀粉的结构、淀粉合成途径以及调控淀粉合成转录因子（DOF、NAC、MYB、bZIP、MADS-BOX和AP2/EREB等家族）的表达和功能机制。研究表明大部分转录因子能在玉米胚乳中表达,少数也能在叶片中表达;这些转录因子可以通过与淀粉合成酶编码基因和关键调控基因的启动子结合从而影响其表达来调控淀粉的合成。此外,蔗糖/ABA、蔗糖/IAA也可以和转录因子协同调控淀粉的合成。本文能够加深对玉米淀粉合成调控的理解,也为玉米品质改良提供重要的理论依据。
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吴子牛, 何丽梅, 熊莹, 等. 氮素穗肥对杂交籼稻籽粒灌浆影响及其与淀粉合成关键酶活性间关系[J]. 中国水稻科学, 2024, 38(1):48-56.
【目的】为明确氮素穗肥对杂交稻籽粒灌浆和淀粉合成关键酶活性的影响。【方法】选用两个直链淀粉含量差异较大的杂交稻品种锦优1319(高直链淀粉)和蓉优702(低直链淀粉)，在不同的氮素穗肥处理下(设0、60、90和120 kg/hm2 4个纯氮水平，分别用CK、N1、N2、N3表示)研究氮素穗肥水平对籽粒灌浆和淀粉合成关键酶活性的影响。【结果】不同穗肥处理下杂交稻籽粒灌浆特性差异显著，且不同类型品种表现各异，其中氮素穗肥的施用显著降低了稻米的直链淀粉含量。锦优1319的Gmax和Gmean随氮素穗肥水平的变化均表现为N2>CK>N1>N3，而蓉优702则表现为N3>N2>CK>N1；施用氮素穗肥显著增加了花后5~25 d籽粒腺苷二磷酸焦磷酸化酶(ADPG)和淀粉分支酶(DBE)的活性，降低了花后5~15 d籽粒GBSS活性，降低了花后5~25 d籽粒淀粉合成酶(SSS)和SBE活性。【结论】高直链淀粉品种锦优1319籽粒灌浆的最佳氮素穗肥施用量低于低直链淀粉品种蓉优702：其中锦优1319的最佳氮素穗肥施用量为90 kg/hm2，蓉优702为120 kg/hm2。施用氮素穗肥显著降低了GBSS、SSS的活性，加之SBE活性下降，DBE活性提高，最终降低稻米直链淀粉含量。本研究条件下，籽粒ADPG活性未对稻米直链淀粉含量产生显著影响。
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周甜, 吴少华, 康建宏, 等. 不同种植模式对水稻籽粒淀粉含量及淀粉关键酶活性的影响[J]. 中国水稻科学, 2024, 38(3):303-315.
【目的】研究不同种植方式对水稻籽粒淀粉形成及关键酶活性的影响，为宁夏水稻直播栽培技术提供参考。【方法】2020－2021年在宁夏回族自治区原种场，选取富源四号(FY4)、宁粳28号(NJ28)、宁粳43号(NJ43)和宁粳50号(NJ50)为试验材料，设置保墒旱直播(Z1)、旱播后上水(Z2)以及插秧(Z3)三种种植方式，采用裂区设计，研究不同种植方式对水稻产量、淀粉含量及关键酶活性的影响。【结果】不同种植方式下，直播稻具有更高的直链淀粉和总淀粉含量，插秧稻具有更高的支链淀粉含量，总淀粉含量表现为Z2>Z1>Z3，支链淀粉含量表现为Z3>Z2>Z1。2021年Z1种植方式下 NJ28直链淀粉含量最高达到21.90%，Z3种植方式下 NJ28支链淀粉含量最高达到51.64%。籽粒淀粉合成积累主要与淀粉合成关键酶活性有关，与Z3相比，Z1和Z2显著降低了AGP和GBSS活性；插秧显著提高了FY4和NJ43的UGP和SBE活性，直播显著提高了NJ28和NJ50的UGP和SBE活性；不同种植方式下，Z1对SSS活性的提高更显著。在Z3种植方式下，NJ43的AGP活性最大值为28.53 U/(g·min)，较Z2和Z1提高了4.1%和8.4%，NJ28的GBSS活性最大值为10.36 U/(g·min)，较Z2和Z1处理提高了11.2%和13.5%。在Z1种植方式下，NJ50的SSS活性最大值为20.05 U/(g·min)。与插秧稻相比，直播稻千粒重和结实率显著高于插秧稻，但直播稻穗长和穗粒数显著降低，使得插秧稻产量均显著高于直播稻。2020年Z3种植方式下NJ50 产量高达898 kg/666.7m2，较Z1和Z2高了30.7%和39.4%。【结论】与插秧种植相比直播方式下水稻产量降低，但直播处理显著提高千粒重以及结实率，同时直播方式可以提高水稻籽粒淀粉形成关键酶的活性，增加直链淀粉含量，使得水稻籽粒总淀粉含量增加。
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