茎瘤芥茎膨大的解剖学与细胞学研究
茎瘤芥(榨菜)种质资源研究进展
茎瘤芥（榨菜）种质资源研究进展摘要茎瘤芥（榨菜）作为我国特有的农业资源，仅分布于中国长江流域，其加工产品“涪陵榨菜”蜚声海内外，与欧洲甜酸甘蓝、日本腌菜并称世界三大名腌菜。
文章从起源、分类及分布、核型与花粉形态、生理特性、蛋白质水平及遗传与育种研究等方面综述了茎瘤芥种质资源的研究进展，并展望其研究前景。
关键词茎瘤芥；榨菜；种质资源茎瘤芥（Brassica juncea var. tumida Tsen et Lee）是双子叶植物，十字花科，芸苔属，芥菜种的变种。
茎瘤芥（榨菜）作为我国特有的农业资源，既可做新鲜蔬菜食用，又可作为榨菜、腌菜和泡菜加工的原料，其加工产品“涪陵榨菜”蜚声海内外，与欧洲甜酸甘蓝、日本腌菜并称世界三大名腌菜。
随着茎瘤芥商品开发和农业产业化的不断深入和发展，现已形成以涪陵榨菜和浙江榨菜为主的榨菜产业，榨菜在当地人们生活和农业生产中占有非常重要的地位。
据统计，2008年重庆市农民仅销售鲜菜头产值就达10亿元以上，预计带动相关产业收入80亿元以上。
浙江省余姚市农民销售鲜菜头产值达2亿元，预计带动相关产业收入10亿元以上。
榨菜产业的发展对茎瘤芥新品种的选育提出了更高的新要求，亟需拓展茎瘤芥种质资源。
因此，对茎瘤芥种质资源进行研究具有重要意义。
1 茎瘤芥的起源目前，尚无任何科学依据证实这种植物始于何时何地。
关于茎瘤芥最早的记载是清乾隆51年，在《涪陵县续修涪州志》中有“青菜有苞有籉盐腌名五香榨菜”。
说明18世纪中叶以前在四川.2盆地的长江流域地区已经分化出茎瘤芥。
茎瘤芥也仅在中国栽培。
1936年，毛宗良将茎瘤芥变种定名为B. juncea var.tsatsai。
1942年，曾勉和李曙轩将茎瘤芥重新命名为B.juncea var. tumida Tsen et Lee。
20世纪80年代前期，育种家杨以耕、陈材林等人经过进一步的研究和鉴定，将榨菜原料的植物学名称定为茎瘤芥，仍沿用过去曾勉和李曙轩教授的拉丁文命名[1]。
茎瘤芥(榨菜)晚播条件下主要数量性状遗传参数分析
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茎瘤芥BjuGAPC基因序列特征及其参与茎
江苏农业学报(ＪｉａｎｇｓｕＪ.ｏｆＡｇｒ.Ｓｃｉ.)ꎬ２０２２ꎬ３８(６):１４７４￣１４８３ｈｔｔｐ://ｊｓｎｙｘｂ.ｊａａｓ.ａｃ.ｃｎ李晓燕ꎬ李成双ꎬ金业程ꎬ等.茎瘤芥ＢｊｕＧＡＰＣ基因序列特征及其参与茎发育的糖酸含量调控[Ｊ].江苏农业学报ꎬ２０２２ꎬ３８(６):１４７４￣１４８３.ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣４４４０.２０２２.０６.００４茎瘤芥ＢｊｕＧＡＰＣ基因序列特征及其参与茎发育的糖酸含量调控李晓燕ꎬ㊀李成双ꎬ㊀金业程ꎬ㊀魏小涵ꎬ㊀李梦瑶(四川农业大学园艺学院ꎬ四川成都６１１１３０)收稿日期:２０２２￣０４￣０７基金项目:国家自然科学基金项目(３２００２０２７)作者简介:李晓燕(１９９９－)ꎬ女ꎬ山西长治人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事蔬菜栽培生理与遗传育种研究ꎮ(Ｅ￣ｍａｉｌ)Ｌｘｙ２３２４８０４３４２＠１６３.ｃｏｍ通讯作者:李梦瑶ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｌｉｍｙ＠ｓｉｃａｕ.ｅｄｕ.ｃｎ㊀㊀摘要:㊀为明确茎瘤芥瘤状茎形成过程中的糖酸含量变化ꎬ揭示茎瘤芥甘油醛￣３￣磷酸脱氢酶(ＧＡＰＤＨ)的主要生理功能ꎬ并进一步探究ＢｊｕＧＡＰＣ基因的表达模式对糖酸含量的调控机制ꎬ首先对ＢｊｕＧＡＰＣ基因进行克隆ꎬ同时ꎬ利用生物信息学方法对ＢｊｕＧＡＰＣ的理化性质㊁系统进化发育等多方面进行系统分析ꎬ并使用ｑＲＴ￣ＰＣＲ比较分析ＢｊｕＧＡＰＣ基因在茎瘤芥茎不同发育阶段的表达规律ꎮ结果显示:(１)ＢｊｕＧＡＰＣ基因开放阅读框全长１０３８ｂｐꎬ是一个稳定的亲水性蛋白质ꎬ同时具有多个蛋白质糖基化位点㊁磷酸化位点和特异性蛋白质激酶的结合位点ꎻＢｊｕＧＡＰＣ与其他物种的ＧＡＰＤＨ具有高度相似性ꎬ亲缘关系与同科的芜菁㊁油菜㊁萝卜较近ꎮ(２)ｑＲＴ￣ＰＣＲ分析结果表明ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因在茎瘤芥茎膨大不同时期的相对表达量差异显著且随着器官膨大相对表达量下调ꎬ与转录组的表达丰度一致ꎮ(３)相关性分析结果显示ꎬ基因表达量与可溶性糖和可滴定酸含量均呈正相关关系ꎬ并与糖酸比呈显著正相关关系ꎮ说明ＢｊｕＧＡＰＣ基因参与甘油醛￣３￣磷酸脱氢酶中ＮＡＤ＋￣ＧＡＰＤＨ的合成ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因对糖酸含量有正调控作用ꎬ可能参与了糖酸的合成过程ꎮ关键词:㊀茎瘤芥ꎻ茎膨大ꎻ糖酸含量ꎻＢｊｕＧＡＰＣ基因ꎻ理化性质ꎻ表达分析中图分类号:㊀Ｓ６３７.３㊀㊀㊀文献标识码:㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号:㊀１０００￣４４４０(２０２２)０６￣１４７４￣１０ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅｓｅｑｕｅｎｃｅｉｎＢｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａｖａｒ.ｔｕｍｉｄａａｎｄｉｔｓｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｕｇａｒａｎｄａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＬＩＸｉａｏ￣ｙａｎꎬ㊀ＬＩＣｈｅｎｇ￣ｓｈｕａｎｇꎬ㊀ＪＩＮＹｅ￣ｃｈｅｎｇꎬ㊀ＷＥＩＸｉａｏ￣ｈａｎꎬ㊀ＬＩＭｅｎｇ￣ｙａｏ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈｅｎｇｄｕ６１１１３０ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ｔｈｅａｉｍｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙｗａｓｔｏｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｓｕｇａｒａｎｄａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｕｂｅｒｃｕ￣ｌａｔｅｓｔｅｍｉｎＢｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａｖａｒ.ｔｕｍｉｄａａｎｄｒｅｖｅａｌｔｈｅｍａｉｎｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏ￣ｇｅｎａｓｅ(ＧＡＰＤＨ)ꎬａｎｄｔｏｆｕｒｔｈｅｒｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｍｏｄｅｏｎｓｕｇａｒａｎｄａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔ.ＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅｗａｓｃｌｏｎｅｄｆｉｒｓｔꎬａｎｄｉｔｓｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬｓｙｓｔｅｍｅｖｏｌｕｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｏｔｈｅｒａｓ￣ｐｅｃｔｓｗｅｒｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄｂｙｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓｍｅｔｈｏｄｓａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ.ｑＲＴ￣ＰＣＲｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅｓｏｆＢ.ｊｕｎｃｅａｖａｒ.ｔｕｍｉｄａｓｔｅｍ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔꎬｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｌｅｎｇｔｈｏｆｏｐｅｎｒｅａｄｉｎｇｆｒａｍｅｏｆＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅｗａｓ１０３８ｂｐꎬａｎｄｉｔｗａｓａｓｔａｂｌｅａｎｄｈｙ￣ｄｒｏｐｈｉｌｉｃｐｒｏｔｅｉｎｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｌｅｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎｓｉｔｅｓꎬｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎｓｉｔｅｓａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｐｒｏｔｅｉｎｋｉｎａｓｅｂｉｎｄｉｎｇｓｉｔｅｓ.ＢｊｕＧＡＰＣｈａｄａｈｉｇｈｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｗｉｔｈＧＡＰＤＨｏｆｏｔｈｅｒｓｐｅｃｉｅｓꎬａｎｄｉｔｓｇｅｎｅｔｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗａｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｃｒｏｐｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｆａｍｉｌｙꎬｓｕｃｈａｓＢｒａｓｓｉｃａｒａｐａꎬＢｒａｓｓｉｃａｎａｐｕｓａｎｄＲａｐｈａｎｕｓｓａｔｉｖｕｓ.ＳｅｃｏｎｄｌｙꎬｒｅｓｕｌｔｓｏｆｑＲＴ￣４７４１ＰＣＲａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔꎬｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｏｆＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓｏｆＢ.ｊｕｎｃｅａｖａｒ.ｔｕｍｉｄａｓｔｅｍｓｗｅｌｌｉｎｇｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｄｗａｓｄｏｗｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｇａｎｓｗｅｌｌｅｄꎬｗｈｉｃｈｗａｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｂｕｎｄａｎｃｅｏｆｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ.Ｔｈｉｒｄｌｙꎬｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔꎬｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｗａｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｓｏｌｕ￣ｂｌｅｓｕｇａｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｔｉｔｒａｔａｂｌｅａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔꎬａｎｄｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｓｕｇａｒ￣ａｃｉｄｒａｔｉｏ.Ｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅ￣ｖｅａｌｅｄｔｈａｔꎬＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｄｉｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮＡＤ＋￣ＧＡＰＤＨｉｎＧＡＰＤＨꎬａｎｄｓｈｏｗｅｄｐｏｓｉｔｉｖｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｒｏｌｅｉｎｓｕｇａｒａｎｄａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｓꎬｗｈｉｃｈｍａｙｂｅｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｇａｒａｎｄａｃｉｄｉｎＢｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀Ｂｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａｖａｒ.ｔｕｍｉｄａꎻｓｔｅｍｓｗｅｌｌｉｎｇꎻｓｕｇａｒａｎｄａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔꎻＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅꎻｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎻｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ㊀㊀茎瘤芥(Ｂｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａｖａｒ.ｔｕｍｉｄａＴｓｅｎｅｔＬｅｅ)属于十字花科ꎬ是芸薹属芥菜种的变种之一ꎬ也是榨菜生产的主要原料[１]ꎮ茎瘤芥的产品器官为膨大的瘤状茎ꎬ既可鲜食ꎬ又宜加工ꎬ具有极高的营养和经济价值ꎮ茎瘤芥的生长和发育过程受到外部条件㊁内源激素等共同调控[２￣３]ꎮ已有研究结果证明ꎬ许多关键基因可以调控果实发育过程中有机酸和糖代谢的合成[４]ꎬ但在茎瘤芥茎膨大过程中有关糖酸含量的调控基因以及关键基因的生物信息分析较少ꎮ因此ꎬ结合茎瘤芥茎膨大过程中糖酸含量的变化ꎬ克隆与之相关的基因并研究其表达模式与调控作用ꎬ能够给茎瘤芥的分子育种和改良茎瘤芥品种提供一定的理论依据ꎮ在植物体内ꎬ糖不仅是能量代谢的物质来源ꎬ同时可调控植物生长发育和环境应答[５]ꎮ果蔬及其制品中糖和有机酸的种类㊁数量以及糖酸比会影响其风味品质ꎮ可溶性糖是淀粉合成的底物ꎬ也直接关系到变态茎的营养状况ꎬ还原糖是蔗糖㊁淀粉等合成过程中光合作用的必需物质ꎮ甘油醛￣３￣磷酸脱氢酶(ＧＡＰＤＨ)是高等植物糖酵解和糖异生反应中的关键酶ꎬ大致可以归为２种类型ꎬ一类是ＮＡＤＰ＋￣ＧＡＰＤＨꎬ参与植物的卡尔文循环[６]ꎬ另一类是ＮＡＤ＋￣ＧＡＰＤＨꎬ参与糖酵解和糖异生过程[７]ꎮ过去认为ＧＡＰＤＨ基因在所有植物组织中几乎都是高水平表达且表达量相对稳定ꎬ所以常被用作研究其他功能性基因表达的内参基因[８]ꎮ然而ꎬ新的研究结果表明ꎬＧＡＰＤＨ是一种多功能酶[９]ꎬ除了参与植物基础的新陈代谢外ꎬ也参与逆境胁迫下的抵御反应[１０￣１１]ꎮＧＡＰＤＨ还广泛参与植株的生长发育进程ꎬ如拟南芥ＧＡＰＤＨ基因缺失突变体表现为根不能正常生长和花粉败育[１２￣１３]ꎬ生理型雄性不育小麦发育过程中种子在不同生长发育阶段ＧＡＰＤＨ基因表达量存在显著差异[１４]ꎬ拟南芥ｇａｐｃ１￣１㊁ｇａｐｃ２￣１基因双敲除突变体的种子含油量与敲除前相比下降３％[１５]ꎮ当前已有多种植物的ＧＡＰＤＨ基因被克隆ꎬ如拟南芥[１６]㊁番茄[１７]㊁水稻[１８]等ꎬ但是在芥菜中还未见相关报道ꎮ本研究基于芥菜的基因组和转录组数据库[１９]ꎬ克隆芥菜ＧＡＰＤＨ基因ꎬ利用生物信息学方法对其编码的蛋白质氨基酸组成㊁蛋白质结构及系统进化等方面进行全面预测和分析ꎬ并结合茎瘤芥不同膨大时期的糖酸含量变化ꎬ对Ｂｊｕ￣ＧＡＰＣ基因的表达进行相关性分析ꎬ为阐明该基因的表达在茎瘤芥茎膨大过程中的调控作用奠定基础ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验材料植物材料为涪杂２号茎瘤芥ꎬ采自四川农业大学(成都校区)第五教学实验楼楼顶大棚ꎮ从瘤茎发育始期(２０２１年１２月)开始取样ꎬ横径间隔２ｃｍ取样１次ꎬ每次取３个生物学重复ꎬ共取样４次ꎮ取样完立即放入冰盒带回实验室ꎬ所取样品用清水将杂质除净ꎬ晾干水分ꎬ用液氮速冻后放于－８０ħ冰箱中保存ꎮ１.２㊀试验方法１.２.１㊀茎瘤芥总ＲＮＡ的提取和反转录㊀利用十六烷基三甲基溴化铵(ＣＴＡＢ)试剂盒[生工生物工程(上海)股份有限公司]提取茎瘤芥总ＲＮＡꎬ利用ＴＳＩＮＧＫＥ公司研发的ＧｏｌｄｅｎｓｔａｒＴＭＲＴ６ｃＤＮＡＳｙｎ￣ｔｈｅｓｉｓＭｉｘ反转录试剂盒合成ｃＤＮＡ第一链ꎮ１.２.２㊀ＢｊｕＧＡＰＣ基因的克隆㊀利用Ｐｒｉｍｅｒ６.０软件设计用于克隆ＢｊｕＧＡＰＣ基因编码区全长和检测该基因表达量的引物(表１)ꎮ以芥菜的ｃＤＮＡ为模板进行克隆ꎬ扩增程序为:９５ħ预变性３ｍｉｎꎻ９５ħ３０ｓꎬ５３ħ３０ｓꎬ７２ħ１０ｓꎬ３５个循环ꎻ７２ħ延伸５ｍｉｎꎮ采用１％琼脂糖凝胶电泳检查条带大小ꎬ对大小正确的条带切胶后用ＤＮＡ凝胶回收试剂盒(ＯＭＥＧＡ公司)对ＰＣＲ产物进行纯化回收ꎬ连接转化ＤＨ５α大肠杆菌感受态细胞ꎬ挑选菌落ＰＣＲ检测ꎬ将筛选到的阳性菌落送至北京５７４１李晓燕等:茎瘤芥ＢｊｕＧＡＰＣ基因序列特征及其参与茎发育的糖酸含量调控擎科生物科技有限公司进行测序验证ꎮ表１㊀ＢｊｕＧＡＰＣ基因引物信息Ｔａｂｌｅ１㊀ＰｒｉｍｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅ引物名称㊀㊀引物序列(５ᶄң３ᶄ)㊀㊀㊀用途ＢｊｕＧＡＰＣ￣ＦＡＴＧＧＣＴＡＡＣＧＧＴＡＡＧＡＴＣＡＡＧＡＴＣＧ克隆ＢｊｕＧＡＰＣ￣ＲＴＡＡＧＣＣＡＡＣＡＡＡＣＣＡＴＡＣＧＡＴＡＴＧＡＢｊｕＧＡＰＣ￣ＲＴ￣ＦＧＣＡＣＴＣＣＡＴＣＡＣＣＧＣＴＡＣＴＣＡＧ荧光定量ＰＣＲＢｊｕＧＡＰＣ￣ＲＴ￣ＲＡＴＣＴＧＣＡＡＣＴＴＡＣＧＡＣＣＡＧＡＴＣＴＵＢ￣ＦＡＴＧＡＧＡＧＡＧＡＴＣＣＴＣＣＡＣＡＴＣ内参基因ＴＵＢ￣ＲＴＣＡＡＧＣＣＴＣＡＴＣＧＴＡＴＴＣＣＴＣ１.２.３㊀ＢｊｕＧＡＰＣ基因在瘤茎膨大不同时期的表达分析㊀以茎瘤芥不同发育阶段的ｃＤＮＡ为模板ꎬ以芥菜ＴＵＢ基因为内参基因[２０]ꎮ反应程序:９５ħ预变性３ｍｉｎꎻ９５ħ变性５ｓꎬ５３ħ退火３０ｓꎬ７０ħ延伸１０ｓꎬ３５个循环ꎻ７２ħ延伸５ｍｉｎꎮ用２－әәＣｔ方法计算ＢｊｕＧＡＰＣ基因的相对表达量ꎮ１.２.４㊀ＢｊｕＧＡＰＣ基因的生物信息学分析㊀首先使用美国国家生物技术信息中心(ＮＣＢＩ)在线工具ＯＲＦｆｉｎｄｅｒ查找ＢｊｕＧＡＰＣ基因的开放阅读框ꎮＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的氨基酸组成和理化性质分析用在线分析工具ＰｒｏｔＰａｒａｍ来完成ꎮ用在线分析软件Ｎｅｔ￣Ｐｈｏｓ３ １Ｓｅｒｖｅｒ分析磷酸化位点和激酶特异性ꎮ采用糖基化位点在线预测软件ＹｉｎＯＹａｎｇ１.２Ｓｅｒｖｅｒ和ＮｅｔＮＧｌｙｃ１.０Ｓｅｒｖｅｒ对ＢｊｕＧＡＰＣ基因编码氨基酸的糖基化位点进行预测分析ꎮ利用ＰｒｏｔＳｃａｌｅ在线工具对ＢｊｕＧＡＰＣ基因编码的氨基酸序列进行亲水性和疏水性分析ꎮ利用软件ＰＳＯＲＴＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎ分析Ｂｊｕ￣ＧＡＰＣ的亚细胞定位ꎮ用ＴＭＨＭＭ在线工具预测ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的跨膜结构域ꎮ用ＳｉｇｎａｌＰ在线工具预测分析ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白中的信号肽ꎮ使用ＳＯＰＭＡ和ＳＷＩＳＳ￣ＭＯＤＥＬ在线工具预测蛋白质的二㊁三级结构ꎮＢｊｕＧＡＰＣ基因编码蛋白质的保守结构域分析通过Ｐｆａｍ在线软件进行ꎮ在ＮＣＢＩ的蛋白质序列数据库中进行ＢＬＡＳＴＰꎬ并用ＤＮＡＭＡＮ软件进行氨基酸多重序列比对ꎬ用ＭＥＧＡ７构建系统进化树[２１]ꎮ１.２.５㊀糖酸含量的测定及统计分析㊀选择长势良好且一致的试验材料ꎬ测定不同时期的糖酸含量ꎬ均进行３个生物学重复ꎮ可溶性糖㊁葡萄糖㊁蔗糖㊁果糖含量采用试剂盒测定ꎬ蔗糖试剂盒购自北京索莱宝有限公司ꎬ其他试剂盒购自南京建成生物工程研究所ꎮ试验数据采用Ｅｘｃｅｌ和ＳＰＳＳ２２.０进行统计分析ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀ＢｊｕＧＡＰＣ基因全长ｃＤＮＡ的克隆以茎瘤芥涪杂２号ｃＤＮＡ为模板ꎬ设计特异性引物进行ＰＣＲ扩增ꎬ扩增得到大小正确的条带ꎬ将其命名为ＢｊｕＧＡＰＣ基因(ＧｅｎＢａｎｋ登录号:ＯＭ１０００５６)ꎬ见图１ꎮ通过ＯＲＦＦｉｎｄｅｒ分析发现ꎬ茎瘤芥ＧＡＰＤＨ基因包含１个１０３８ｂｐ的完整开放阅读框ꎬ编码３４５个氨基酸以及包含１个终止密码子ꎮ图１㊀ＢｊｕＧＡＰＣ基因扩增电泳结果Ｆｉｇ.１㊀ＥｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃｒｅｓｕｌｔｓｏｆＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ２.２㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的理化性质预测利用ＰｒｏｔＰａｒａｍ对ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的理化性质进行分析ꎬ结果显示ꎬ组成ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的氨基酸共有２０种ꎬ其中缬氨酸(Ｖａｌ)所占比例最高ꎬ为１１ ３％ꎬ半胱氨酸(Ｃｙｓ)所占比例最低ꎬ为０ ６％(图２)ꎮＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的分子式为Ｃ１６８４Ｈ２６７５Ｎ４５３Ｏ５０６Ｓ１０ꎬ氨基酸数为３４５ꎬ脂肪族氨基酸指数为８７ ５１ꎬ相对分子质量为３.７６８ˑ１０４ꎻ理论等电点为７ １０ꎬ属于碱性蛋白质类ꎻ从不稳定系数为１９ ９７和总平均亲水性为－０ １６１来看ꎬＢｊｕＧＡＰＣ蛋白属于稳定㊁亲水性蛋白质ꎮ２.３㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的糖基化位点预测和磷酸化位点预测㊀㊀糖基化位点预测结果表明ꎬＢｊｕＧＡＰＣ蛋白有７个Ｏ￣ＧｌｃＮＡｃ糖基化位点(图３Ａ)和２个Ｎ￣糖基化位点(图３Ｂ)ꎬ７个Ｏ￣ＧｌｃＮＡｃ糖基化位点分别在第１５２位㊁２８７位丝氨酸(Ｓｅｒ)和第１９１位㊁２１５位㊁２８８位㊁３４１位㊁３４４位苏氨酸(Ｔｈｒ)处ꎬ２个Ｎ￣糖基化位点分别在１５３~１５５ａａ(天冬氨酸￣丝氯酸￣丙氨酸ꎬＮ￣Ａ￣Ｓ)和３４２~３４４ａａ(天冬氨酸￣组氨酸￣苏氨酸ꎬＮ￣Ｈ￣Ｔ)处ꎮ６７４１江苏农业学报㊀２０２２年第３８卷第６期磷酸化位点和激酶特异性分析结果(图３Ｃ)表明ꎬＢｊｕＧＡＰＣ蛋白存在３３个潜在的磷酸化位点ꎬ包括１８个丝氨酸(Ｓｅｒ)㊁１１个苏氨酸(Ｔｈｒ)和４个酪氨酸(Ｔｙｒ)磷酸化位点ꎮ根据上述磷酸化位点所对应的磷酸激酶预测结果ꎬ该蛋白质可能有１０个蛋白激酶Ｃ(ＰＫＣ)㊁５个酪蛋白激酶Ⅱ(ＣＫⅡ)㊁４个周期蛋白质依赖性蛋白激酶(ｃｄｃ２)㊁２个蛋白激酶Ｇ(ＰＫＧ核糖体Ｓ６激酶(ＲＳＫ)和１个酪蛋白激酶Ⅰ(ＣＫⅠ)等７种保守的特异性蛋白激酶的结合位点ꎮ蛋白质氨基酸序列的亲水性和疏水性分析结果(图３Ｄ)表明ꎬ该蛋白质的第３４０位脯氨酸(Ｐｒｏ)分值最低ꎬ亲水性最强ꎻ第１６４位亮氨酸(Ｌｅｕ)分值最高ꎬ疏水性最强ꎮ从总体上来看ꎬＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的亲水氨基酸数量稍多于疏水氨基酸ꎬ所以ＢｊｕＧＡＰＣ基因编码的蛋白质最终表现为亲水性ꎮＡｌａ:丙氨酸ꎻＡｒｇ:精氨酸ꎻＡｓｎ:天冬酰胺ꎻＡｓｐ:天冬氨酸ꎻＣｙｓ:半胱氨酸ꎻＧｌｎ:谷氨酰胺ꎻＧｌｕ:谷氨酸ꎻＧｌｙ:甘氨酸ꎻＨｉｓ:组氨酸ꎻＩｌｅ:异亮氨酸ꎻＬｅｕ:亮氨酸ꎻＬｙｓ:赖氨酸ꎻＭｅｔ:甲硫氨酸ꎻＰｈｅ:苯丙氨酸ꎻＰｒｏ:脯氨酸ꎻＳｅｒ:丝氨酸ꎻＴｈｒ:苏氨酸ꎻＴｒｐ:色氨酸ꎻＴｙｒ:酪氨酸ꎻＶａｌ:缬氨酸ꎮ图２㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的氨基酸序列组成Ｆｉｇ.２㊀ＡｍｉｎｏａｃｉｄｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＢｊｕＧＡＰＣｐｒｏｔｅｉｎＡ:Ｏ￣ＧｌｃＮＡｃ糖基化位点预测ꎻＢ:Ｎ￣糖基化位点预测ꎻＣ:激酶特异性预测ꎻＤ:亲疏水性预测ꎮ图３㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的糖基化位点㊁磷酸化位点预测和亲疏水性预测Ｆｉｇ.３㊀ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎｓｉｔｅꎬｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎｓｉｔｅꎬｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙａｎｄｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙｏｆＢｊｕＧＡＰＣｐｒｏｔｅｉｎ２.４㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的信号肽㊁跨膜结构域和亚细胞定位预测㊀㊀信号肽分析结果(图４Ａ)表明ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因编码的蛋白质序列中不存在已知的信号肽ꎮ跨膜结构域预测结果(图４Ｂ)表明ꎬ在整个ＢｊｕＧＡＰＣ氨基酸序列中ꎬ没有发现可以与膜结合的区域或者跨膜结构ꎬ因此推测该蛋白质属于非跨膜蛋白质ꎮ结合信号肽预测分析结果可知ꎬ跨膜结构和信号肽的缺失说明ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白不是分泌蛋白质ꎬ而是一种由游离核糖体合成再进入细胞质的蛋白质ꎮ因此推测ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白可能定位于细胞质ꎮ亚细胞定位分析结果表明ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因最有７７４１李晓燕等:茎瘤芥ＢｊｕＧＡＰＣ基因序列特征及其参与茎发育的糖酸含量调控可能在微体和细胞质中发挥功能ꎬ有极小可能定位于叶绿体基质和叶绿体类囊体薄膜中ꎬ这与信号肽预测结果一致ꎮ由此分析ꎬＢｊｕＧＡＰＣ蛋白可能在细胞质中合成ꎬ在糖酸合成过程中有一定的调控作用ꎮＡ:ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的信号肽预测ꎻＢ:ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的跨膜结构预测ꎮ图Ａ中Ｃ代表剪切位置分值ꎬＳ代表信号肽分值ꎬＹ代表综合剪切位置分值ꎮ图４㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的信号肽预测和跨膜结构域预测Ｆｉｇ.４㊀ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｓｉｇｎａｌｐｅｐｔｉｄｅａｎｄｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅｄｏｍａｉｎｏｆＢｊｕＧＡＰＣｐｒｏｔｅｉｎ２.５㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的二、三级结构预测蛋白质二级结构预测结果表明ꎬＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的二级结构有α￣螺旋㊁β￣折叠㊁延伸链和无规则卷曲４种ꎮ其中构成α￣螺旋(Ｈｈ)结构的有１１１个氨基酸ꎬ占比３２ １７％ꎻ构成β￣折叠(Ｔｔ)结构的有２２个氨基酸ꎬ占比６ ３８％ꎻ构成延伸链(Ｅｅ)结构的有８３个氨基酸ꎬ占比２４ ０６％ꎻ构成无规则卷曲(Ｃｃ)结构的有１２９个氨基酸ꎬ占比３７ ３９％ꎮＢｊｕＧＡＰＣ蛋白三级结构的预测结果(图５)显示ꎬ用于建立其三级结构模型的氨基酸残基位于第５~３３８位ꎬ覆盖度高达９６％ꎬ表明ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白能够形成同源四聚体ꎬ并且结合４个ＮＡＤ＋配体ꎮ图５㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的三级结构预测Ｆｉｇ.５㊀ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｅｒｔｉａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＢｊｕＧＡＰＣｐｒｏｔｅｉｎ２.６㊀ＢｊｕＧＡＰＣ的蛋白质结构域分析和氨基酸序列的同源性分析㊀㊀由蛋白质结构域分析结果(图６Ａ)可知ꎬＢｊｕ￣ＧＡＰＣ蛋白上有２个高度保守的超家族结构域Ｇｐ＿ｄｈ＿Ｎ(ＮＡＤ＋结合结构域)和Ｇｐ＿ｄｈ＿Ｃ(Ｃ端甘油醛￣３￣磷酸脱氢酶亚家族结构域)ꎬ分别位于第６~１０９位和第１６１~３１８位氨基酸残基ꎬ表明ＢｊｕＧＡＰＣ基因属于ＧＡＰＤＨ基因家族ꎮ利用ＢｊｕＧＡＰＣ的氨基酸序列在ＮＣＢＩ上进行ＢＬＡＳＴＰꎬ结果显示ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的氨基酸序列与芜菁(ＸＰ＿００９１２５００５.２)㊁油菜(ＸＰ＿０１３７４２２５５.１)㊁萝卜(ＸＰ＿０１８４３２８４６.１)㊁番茄(ＮＰ＿００１２６６２５４.２)㊁莴苣(ＸＰ＿０２３７３３７２４.１)㊁马铃薯(ＮＰ＿００１２７５３４４.１)㊁拟南芥(ＮＰ＿１７２８０１.１)的ＧＡＰＤＨ基因编码的氨基酸序列具有高度相似性ꎬ其中与同科的芜菁㊁油菜㊁萝卜的序列相似度高达９８％以上ꎬ与其他物种的序列相似度均为９２％以上ꎮ采用ＤＮＡＭＡＮ软件将上述７个物种的ＧＡＰＤＨ与ＢｊｕＧＡＰＣ的蛋白质氨基酸序列进行多重比对ꎬ结果(图６Ｂ)显示:芥菜ＢｊｕＧＡＰＣ的氨基酸序列与其他物种的ＧＡＰＤＨ基因编码的氨基酸序列相似度极高ꎮ表明ＢｊｕＧＡＰＣ同源蛋白质具有相似性和保守性ꎬ尤其表现在Ｇｐ＿ｄｈ＿Ｎ和Ｇｐ＿ｄｈ＿Ｃ两个保守结构域ꎬ因此猜测它们之间可能有着相同的生物学功能ꎮ２.７㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的系统进化分析为了探究ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白质的系统进化关系ꎬ从ＧｅｎＢａｎｋ数据库中选取了１９个物种的ＧＡＰＤＨ蛋白氨基酸序列ꎮ在ＭＥＧＡ７中用邻接法(Ｎｅｉｇｈｂｏｒ￣ｊｏｉｎｉｎｇ)对２０个蛋白质氨基酸序列进行分析ꎬ设置校验ｂｏｏｔｓｔｒａｐ＝１０００ꎬ构建系统进化树(图７)ꎮ８７４１江苏农业学报㊀２０２２年第３８卷第６期Ａ:ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的结构域预测ꎻＢ:ＢｊｕＧＡＰＣ与其他植物ＧＡＰＤＨ氨基酸序列比对ꎮ图中黑色方框中的区域为Ｇｐ＿ｄｈ＿Ｎ结构域ꎬ灰色方框中的区域为Ｇｐ＿ｄｈ＿Ｃ结构域ꎮＣｏｎｓｅｎｓｕｓ:共有序列ꎮ图６㊀ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的结构域预测和同源性分析Ｆｉｇ.６㊀ＤｏｍａｉｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｎｄｈｏｍｏｌｏｇｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆＢｊｕＧＡＰＣｐｒｏｔｅｉｎ㊀㊀结果表明ꎬＢｊｕＧＡＰＣ蛋白与同为芸薹属的芜菁(Ｂｒａｓｓｉｃａｒａｐａ)的亲缘关系最近ꎬ其次是甘蓝(Ｂｒａｓ￣ｓｉｃａｏｌｅｒａｃｅａ)和油菜(Ｂｒａｓｓｉｃａｎａｐｕｓ)ꎬ与同为十字花科的高山南芥(Ａｒａｂｉｓａｌｐｉｎａ)㊁白芥(Ｓｉｎａｐｉｓａｌｂａ)㊁萝卜(Ｒａｐｈａｎｕｓｓａｔｉｖｕｓ)的亲缘性也较高ꎬ与罂粟(Ｐａｐａｖｅｒｓｏｍｎｉｆｅｒｕｍ)㊁水青树(Ｔｅｔｒａｃｅｎｔｒｏｎｓｉｎｅｎｓｅ)㊁松蒿(Ｐｈｔｈｅｉｒｏｓｐｅｒｍｕｍｊａｐｏｎｉｃｕｍ)㊁博落回(Ｍａｃｌｅａｙａｃｏｒｄａｔａ)等其他物种的关系较远ꎮ２.８㊀不同时期瘤状茎糖酸含量变化与ＢｊｕＧＡＰＣ基因表达的关系㊀㊀分别以膨大到横径为２ｃｍ㊁４ｃｍ㊁６ｃｍ㊁８ｃｍ(Ｓ１㊁Ｓ２㊁Ｓ３和Ｓ４时期)的茎瘤芥瘤茎为材料ꎬ测定不同时期瘤状茎糖酸含量㊁糖酸比ꎮ结果(表２)表明:糖酸的含量变化随着瘤状茎的发育有所不同ꎬ在发育前期茎中可溶性糖大量积累ꎬ还原糖(葡萄糖和果糖)含量较低ꎻ在发育后期ꎬ蔗糖和还原糖在茎９７４１李晓燕等:茎瘤芥ＢｊｕＧＡＰＣ基因序列特征及其参与茎发育的糖酸含量调控中均有积累现象ꎬ而糖酸比整体出现先降低后升高的趋势ꎮ图７㊀基于２０个物种ＧＡＰＤＨ蛋白的氨基酸序列构建的系统进化树Ｆｉｇ.７㊀ＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃｔｒｅｅｂａｓｅｄｏｎａｍｉｎｏａｃｉｄｓｅｑｕｅｎｃｅｓｏｆＧＡＰＤＨｐｒｏｔｅｉｎｓｉｎ２０ｓｐｅｃｉｅｓ㊀㊀由ＢｊｕＧＡＰＣ基因的转录组数据(图８Ａ)和ｑＲＴ￣ＰＣＲ分析得出的基因相对表达量(图８Ｂ)看出:转录组数据和ｑＲＴ￣ＰＣＲ分析结果呈现一致趋势ꎬＢｊｕ￣ＧＡＰＣ基因在瘤茎膨大过程中不同时期的相对表达量不同ꎬ且差异达到显著水平ꎻ随着瘤茎的逐步膨大ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因的相对表达量逐渐减少ꎬ在瘤茎横径膨大到６ｃｍ时基因的相对表达量降至最低值ꎬ之后小幅度上升ꎮ相关性分析结果(表３)显示ꎬ可溶性糖含量与糖酸比呈显著正相关关系ꎬ可滴定酸含量与糖酸比呈显著负相关关系ꎬ基因的相对表达量与可溶性糖含量㊁可滴定酸含量和糖酸比均呈显著正相关关系ꎮ结果表明ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因对不同时期瘤状茎糖酸含量起到一定的正向调控作用ꎬ且在横径为２ｃｍ㊁４ｃｍ时相对表达量较高ꎬ横径为６ｃｍ㊁８ｃｍ时相对表达量较低ꎮ由此可见ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因在瘤茎膨大的不同时期有明显的表达特异性ꎬ推测其在茎瘤芥茎生长发育过程中具有特定的表达模式ꎬ并在一定程度上影响了糖酸比ꎮＢｊｕＧＡＰＣ蛋白在该过程中也发挥一定的功能ꎬ主要在瘤茎膨大前期起作用ꎮ３㊀讨论与结论为进一步了解ＧＡＰＤＨ在茎瘤芥茎膨大过程中的作用ꎬ本试验基于芥菜的基因组数据库ꎬ克隆得到ＢｊｕＧＡＰＣ基因ꎮ预测ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白相对分子质量为３.７６８ˑ１０４ꎬ是一个具有碱性㊁亲水性的稳定蛋白质ꎮＧＡＰＤＨ是高等植物糖酵解反应中的关键酶ꎬ能０８４１江苏农业学报㊀２０２２年第３８卷第６期够维持植物的生命活动ꎬ按照生化特性可分为磷酸化ＧＡＰＤＨ和非磷酸化ＧＡＰＤＨ两大类[２２]ꎮ通过分析ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的磷酸化位点ꎬ发现该蛋白质存在３３个潜在的磷酸化位点ꎬ推测其可能参与糖酵解途径ꎬ对糖酸合成起到一定的调控作用ꎮ表２㊀不同采样时期茎瘤芥瘤状茎的糖酸含量Ｔａｂｌｅ２㊀ＳｕｇａｒａｎｄａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｕｂｅｒｃｕｌａｔｅｓｔｅｍｏｆＢｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａｖａｒ.ｔｕｍｉｄａｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｉｎｇｓｔａｇｅｓ时期可溶性糖含量(ｍｇ/ｇ)可滴定酸含量(ｍｇ/ｇ)糖酸比蔗糖含量(ｍｇ/ｇ)果糖含量(ｍｇ/ｇ)葡萄糖含量(ｍｇ/ｇ)Ｓ１２０.８３ʃ１.１３ａ２５.７０ʃ０.３３ａ０.８１１６.６１ʃ０.５２ａ０.７８ʃ０.０７ｄ２.４２ʃ０.２８ｂｃＳ２１４.９３ʃ１.１０ｃ２４.６６ʃ０.１９ｂ０.６１６.２８ʃ０.０９ｃｄ１.７４ʃ０.３０ｂ１.０６ʃ０.１０ｄＳ３１３.６０ʃ０.３３ｂｃ２１.４９ʃ０.０６ｃ０.６３６.７７ʃ０.０４ｂｃ３.１０ʃ０.０９ａ３.５０ʃ０.６０ａＳ４１８.８２ʃ０.５３ｂ１８.８１ʃ０.０６ｄ１.００７.３３ʃ０.２３ｄ１.３６ʃ０.１６ｃ２.４０ʃ０.４２ｂｃＳ１㊁Ｓ２㊁Ｓ３和Ｓ４时期分别指瘤状茎膨大到２ｃｍ㊁４ｃｍ㊁６ｃｍ㊁８ｃｍ的时期ꎮ同列数据后标不同小写字母表示差异显著(Ｐ<０.０５)ꎮＳ１㊁Ｓ２㊁Ｓ３和Ｓ４时期分别指瘤状茎膨大到横径为２ｃｍ㊁４ｃｍ㊁６ｃｍ㊁８ｃｍ的时期ꎮ不同时期对应的柱上标有不同小写字母表示差异显著(Ｐ<０ ０５)ꎮ图８㊀ＢｊｕＧＡＰＣ基因不同时期的表达丰度(Ａ)与ｑＲＴ￣ＰＣＲ表达分析(Ｂ)Ｆｉｇ.８㊀Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｂｕｎｄａｎｃｅ(Ａ)ａｎｄｑＲＴ￣ＰＣＲｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ(Ｂ)ｏｆＢｊｕＧＡＰＣｇｅｎｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓ表３㊀不同时期茎瘤芥瘤状茎糖酸含量与基因表达量间的相关性Ｔａｂｌｅ３㊀ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｕｇａｒａｎｄａｃｉｄｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｕｂｅｒｃｕｌａｔｅｓｔｅｍｏｆＢｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａｖａｒ.ｔｕｍｉｄａａｎｄｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓ类别基因相对表达量可溶性糖含量可滴定酸含量糖酸比基因相对表达量１.０００可溶性糖含量０.３５３∗１.０００可滴定酸含量０.２１４∗０.１４２１.０００糖酸比０.２６９∗０.７５３∗－０.５３８∗１.０００∗表示在０.０５级别(双尾)相关性显著(Ｐ<０.０５)ꎮ㊀㊀蔗糖是植物生长发育过程中各种调控机制的信号ꎬ它还影响编码转运蛋白㊁贮藏蛋白和应激反应的基因的表达[２３￣２７]ꎮ在瘤状茎发育期间ꎬ在发育前期茎中蔗糖大量积累ꎬ还原糖含量较低ꎮ在发育后期ꎬ蔗糖和还原糖在茎中均有积累现象ꎮ这说明ＢｊｕＧＡＰＣ基因在前期相对表达量较多ꎬ同时由于叶片中还原糖能较快地转化为蔗糖ꎬ所以能迅速输送到茎中用于其他物质的合成ꎬ而在发育后期ꎬ由于植株机体机能逐渐衰退ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因相对表达量降低ꎬ瘤状茎中其他物质合成能力减弱ꎬ合成的蔗糖减少ꎬ还原糖含量相对下降ꎮ根据磷酸化的ＧＡＰＤＨ在细胞中的不同定位可将其分为ＧＡＰＣ㊁ＧＡＰＣｐ和ＧＡＰＡ/Ｂ三类[２８￣２９]ꎮ试验中发现ＢｊｕＧＡＰＣ的蛋白质序列中不存在已知的信号肽ꎬ并且没有任何跨膜结构或膜结合区域ꎬ说明该蛋白质不是分泌蛋白ꎬ不经过跨膜转运ꎬ而是在细胞质中直接形成ꎬ亚细胞定位预测结果也证实了这一点ꎮ因此ꎬＢｊｕＧＡＰＣ蛋白属于ＧＡＰＣꎬ定位于细胞质中ꎮ从系统进化树可以看出ꎬ分支点越接近ꎬ物种间的亲缘性越相似ꎬ说明编码这些蛋白质的基因间的功能也具有一定的相似性ꎬ同时说明ＧＡＰＤＨ基因家族蛋白质遗传进化比较保守ꎮＢｊｕＧＡＰＣ蛋白之所以能行使生物学功能是因为其特定的空间结构ꎮ通过三级结构预测发现ꎬＢｊｕ￣ＧＡＰＣ蛋白能够形成同源四聚体ꎬ并且结合４个ＮＡＤ＋配体ꎮ由蛋白质结构域分析结果可知ꎬＢｊｕＧＡＰＣ的２个超家族结构域Ｇｐ＿ｄｈ＿Ｎ和Ｇｐ＿ｄｈ＿Ｃ中ꎬ前者是辅酶ＮＡＤ＋的结合域ꎬ后者是行使糖运输和代谢的功能域ꎬ１８４１李晓燕等:茎瘤芥ＢｊｕＧＡＰＣ基因序列特征及其参与茎发育的糖酸含量调控推测ＢｊｕＧＡＰＣ基因的表达产物在茎瘤芥细胞质中参与糖酵解过程ꎬ符合上述所推测的ＢｊｕＧＡＰＣ的结构和功能特征ꎮ以前的多种研究结果普遍表明ꎬＧＡＰＤＨ基因在同一组织的不同生理状态下或同一生物体的不同组织中均相对稳定且高水平表达ꎬ因此可以作为内参基因来进行其他功能基因的表达差异分析ꎮ但是ꎬ本研究通过ｑＲＴ￣ＰＣＲ技术检测发现ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因在茎瘤芥茎膨大不同时期有明显的表达特异性ꎬ不同时期糖酸比测定结果显示ꎬＢｊｕＧＡＰＣ基因相对表达量随不同时期变化与糖酸比含量呈现出一致趋势ꎬ说明ＢｊｕＧＡＰＣ基因参与了茎瘤芥的生长发育过程ꎬ并且主要在瘤茎膨大前期发挥功能ꎮＧＡＰＤＨ基因可以作为多物种分子生物学研究的内参基因ꎬ但是在本试验的芥菜发育过程中表达差异较大ꎬ这可能是由于物种不同导致的特异性差异所决定的ꎮ在对ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白的磷酸化位点分析中ꎬ发现了植物抗逆相关特异性蛋白质激酶的结合位点ꎬ也可以说明ＧＡＰＤＨ在功能上与植物的生长发育密切相关ꎮ一些研究者的转基因试验结果也表明ꎬＧＡＰＤＨ缺失或过表达均会在一定程度上影响植物的代谢和生长发育[３０]ꎬ并且ＧＡＰＤＨ基因的表达水平会随着内外源诱导因子的变化而变化ꎬ推测ＢｊｕＧＡＰＣ蛋白中参与信号转导和激素调控等的Ｏ￣ＧｌｃＮＡｃ糖基化位点和Ｎ￣糖基化位点与此有关[３１￣３２]ꎮ糖酸含量分析结果表明ꎬＢｊｕ￣ＧＡＰＣ蛋白参与了糖代谢过程ꎮ目前ꎬ有关芥菜ＧＡＰ￣ＤＨ功能和作用机制的相关报道还很少ꎬ本试验对Ｂｊｕ￣ＧＡＰＣ基因的克隆可以为分析逆境胁迫条件下Ｂｊｕ￣ＧＡＰＣ基因的表达模式㊁探讨ＢｊｕＧＡＰＣ在茎瘤芥茎膨大过程中的作用奠定基础ꎬ后续还可以进一步构建植物表达载体ꎬ通过转基因等途径深入探究ＢｊｕＧＡＰＣ基因在逆境胁迫和茎瘤芥茎膨大过程中的功能ꎮ此外ꎬ本研究结合不同时期糖酸比变化趋势ꎬ验证了茎瘤芥ＢｊｕＧＡＰＣ基因确实对糖酸含量起到正向调控作用ꎮ参考文献:[１]㊀ＱＩＸＨꎬＺＨＡＮＧＭＦꎬＹＡＮＧＪＨ.ＭｏｌｅｃｕｌａｒｐｈｙｌｏｇｅｎｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅｖｅｇｅｔａｂｌｅｍｕｓｔａｒｄ(Ｂｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａ)ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｔｒａｎｓｃｒｉｂｅｄｓｐａｃｅｒｓ(ＩＴＳ)ｏｆｎｕｃｌｅａｒｒｉｂｏｓｏｍａｌＤＮＡ[Ｊ].ＧｅｎｅｔｉｃＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＣｒｏｐＥｖｏｌｕｔｉｏｎꎬ２００７ꎬ５４(８):１７０９￣１７１６.[２]㊀ＺＨＡＮＧＬꎬＬＩＺꎬＧＡＲＲＡＷＡＹＪꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｃａｓｅｉｎｋｉｎａｓｅ２βｓｕｂ￣ｕｎｉｔＣＫ２Ｂ１ｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｓｗｏｌｌｅｎｓｔｅｍｆｏｒｍａｔｉｏｎｖｉａｃｅｌｌｃｙｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌｉｎｖｅｇｅｔａｂｌｅＢｒａｓｓｉｃａｊｕｎｃｅａ[Ｊ].Ｐｌａｎｔꎬ２０２０ꎬ１０４(３):７０６￣７１７.[３]㊀ＸＵＺꎬＷＡＮＧＱꎬＧＵＯＹꎬｅｔａｌ.Ｓｔｅｍ￣ｓｗｅｌｌｉｎｇａｎｄｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈａｔｅｐａｒ￣ｔｉｔｉｏｎｉｎｇｉｎｓｔｅｍｍｕｓｔａｒｄａｒｅｒｅｇｕｌａｔｅｄｂｙｐｈｏｔｏｐｅｒｉｏｄａｎｄｐｌａｎｔｈｏｒ￣ｍｏｎｅｓ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢｏｔａｎｙꎬ２００８ꎬ６２(２):１６０￣１６７.[４]㊀ＵＭＥＲＭＪꎬＢＩＮＳＬꎬＺＨＡＯＳＪꎬｅｔａｌ.Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｋｅｙｇｅｎｅｎｅｔ￣ｗｏｒｋｓｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄａｎｄｓｕｇａｒｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｄｕｒｉｎｇｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｆｒｕｉｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｍｅｔａｂｏｌｉｃｐｈｅｎｏｔｙｐｅｓａｎｄｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓ￣ｓｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｓ[Ｊ].ＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０２０ꎬ７(１):３￣７. [５]㊀ＤＯＩＤＹＪꎬＧＲＡＣＥＥꎬＷＩＰＦＤꎬｅｔａｌ.Ｓｕｇａｒｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｓｉｎｐｌａｎｔｓａｎｄｉｎｔｈｅｉｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈｆｕｎｇｉ[Ｊ].ＴｒｅｎｄｓＰｌａｎｔＳｃｉꎬ２０１２ꎬ１７(７):１３￣２２.[６]㊀ＳＵＺＵＫＩＹＪꎬＩＳＨＩＹＡＭＡＫＫꎬＳＵＧＡＷＡＲＡＭＫꎬｅｔａｌ.Ｏｖｅｒｐｒｏｄｕｃ￣ｔｉｏｎｏｆｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｉｍｐｒｏｖｅｓｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｓｌｉｇｈｔｌｙｕｎｄｅｒｅｌｅｖａｔｅｄ[ＣＯ２]ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｒｉｃｅ[Ｊ].Ｐｌａｎｔ＆ｃｅｌｌｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ６２(１):１５６￣１６５.[７]㊀ＭＡＲＴＩＮＷꎬＢＲＩＮＫＭＡＮＮＨꎬＳＡＶＯＮＮＡＣꎬｅｔａｌ.Ｅｖｉｄｅｎｃｅｆｏｒａｃｈｉｍｅｒｉｃｎａｔｕｒｅｏｆｎｕｃｌｅａｒｇｅｎｏｍｅｓ:ｅｕｂａｃｔｅｒｉａｌｏｒｉｇｉｎｏｆｅｕｋａｒｙｏｔｉｃｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｇｅｎｅｓ[Ｊ].ＰｒｏｃＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡꎬ１９９３ꎬ９０(１８):８６９２￣８６９６.[８]㊀ＷＵＹＨꎬＷＵＭꎬＨＥＧＷꎬｅｔａｌ.Ｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙ￣ｄｒｏｇｅｎａｓｅ:ａｕｎｉｖｅｒｓａｌｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔｓｉｎｐｒｏｋａｒｙｏｔｉｃａｎｄｅｕｋａｒｙｏｔｉｃｃｅｌｌｓ[Ｊ].ＡｎａｌＢｉｏｃｈｅｍꎬ２０１２ꎬ４２３(１):１５￣２２. [９]㊀ＰＥＮＡＬＯＺＡＥꎬＧＵＴＩＥＲＲＥＺＡꎬＭＡＲＴＩＮＥＪꎬｅｔａｌ.Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｇｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｐｒｏｔｅｏｉｄｒｏｏｔｃｌｕｓｔｅｒｓｏｆｗｈｉｔｅｌｕｐｉｎ(Ｌｕｐｉｎｕｓａｌｂｕｓ)[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙꎬ２００２ꎬ１１６(１):２８￣３６.[１０]ＪＥＯＮＧＭＪꎬＰＡＲＫＳＣꎬＢＹＵＮＭＯ.Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓａｌｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｉｎｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｐｏｔａｔｏｐｌａｎｔｓｂｙｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅｓ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｇｅｎｅｔｒａｎｓｆｅｒ[Ｊ].ＭｏｌｅｃｕｌｅｓａｎｄＣｅｌｌｓꎬ２００１ꎬ１２(２):１８５￣１８９. [１１]ＤＡＶＯＵＤＩＭꎬＭＯＲＡＤ￣ＳＡＲＤＡＲＥＨＨꎬＰＡＫＮＥＪＡＤＭꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｎｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｍｙｌｏｉｄ￣ｌｉｋｅａｇｇｒｅｇａｔｅｓｉｎＭＣＦ￣７ｃｅｌｌｌｉｎｅ[Ｊ].ＩＵＢＭＢＬｉｆｅꎬ２０２０ꎬ７２(１０):２２１４￣２２２４. [１２]ＭＵＮＯＺＢＪꎬＣＡＳＣＡＬＥＳＭＢꎬＩＲＬＥＳＳＡꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｐｌａｓｔｉｄｉａｌｇｌｙｃ￣ｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｉｓｃｒｉｔｉｃａｌｆｏｒｖｉａｂｌｅｐｏｌｌｅｎｄｅ￣ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌꎬ２０１０ꎬ１５２(５):１８３０￣１８４１.[１３]ＫＯＰＥＣＫＯＶＡＭꎬＰＡＶＫＯＶＡＩꎬＳＴＵＬＩＫＪ.Ｄｉｖｅｒｓｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｅｉｎｂｉｎｄｉｎｇａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｉｎｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｂａｃｔｅｒｉａ:ｔｈｅｋｅｙｔｏｉｔｓｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ[Ｊ].ＦｒｏｎｔＣｅｌｌＩｎｆｅｃｔＭｉｃｒｏｂｉｏｌꎬ２０２０ꎬ１０:１９.[１４]ＰＩＡＴＴＯＮＩＣＶꎬＦＥＲＲＥＲＯＤＭＬꎬＶＥＧＥＴＴＩＡꎬｅｔａｌ.Ｃｙｔｏｓｏｌｉｃｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｉｓｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｅｄｄｕｒｉｎｇｓｅｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ[Ｊ].ＦｒｏｎｔＰｌａｎｔＳｃｉꎬ２０１７ꎬ８:５１８￣５２２. [１５]ＳＥＢＡＳＴＩＡＮＰＲꎬＰＡＵＬＡＣꎬＡＬＢＥＲＴＯＡＩꎬｅｔａｌ.ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｌｉｎｅｓｄｅｆｉｃｉｅｎｔｉｎＧＡＰＣ￣１ꎬａｃｙｔｏｓｏｌｉｃＮＡＤ￣ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌꎬ２００８ꎬ１４８(３):１６５５￣１６６７.[１６]ＮＡＫＡＳＨＩＭＡＫꎬＳＨＩＮＷＡＲＩＺＫꎬＳＡＫＵＭＡＹꎬｅｔａｌ.ＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｗｏＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓＤＲＥＢ２ｇｅｎｅｓｅｎｃｏｄｉｎｇＤＲＥ￣ｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈ￣ｓａｌｉｎｉｔｙ￣ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｇｅｎｅｅｘ￣２８４１江苏农业学报㊀２０２２年第３８卷第６期ｐｒｅｓｓｉｏｎ[Ｊ].ＰｌａｎｔＭｏｌＢｉｏｌꎬ２０００ꎬ４２(４):６５７￣６６５.[１７]ＬＩＣＷꎬＳＵＲＣꎬＣＨＥＮＧＣＰꎬｅｔａｌ.ＴｏｍａｔｏＲＡＶｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆａｃ￣ｔｏｒｉｓａｐｉｖｏｔａｌｍｏｄｕｌａｔｏｒｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅＡＰ２/ＥＲＥＢＰｍｅｄｉａｔｅｄｄｅ￣ｆｅｎｓｅｐａｔｈｗａｙ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌꎬ２０１１ꎬ１５６(１):２１３￣２２７. [１８]ＫＩＴＯＭＩＹꎬＩＴＯＨꎬＨＯＢＯＴꎬｅｔａｌ.ＴｈｅａｕｘｉｎｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅＡＰ２/ＥＲＦｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒＣＲＯＷＮＲＯＯＴＬＥＳＳ５ｉｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｃｒｏｗｎｒｏｏｔｉｎｉ￣ｔｉａｔｉｏｎｉｎｒｉｃｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎｏｆＯｓＲＲ１ꎬａｔｙｐｅ￣Ａｒｅｓｐｏｎｓｅｒｅｇ￣ｕｌａｔｏｒｏｆｃｙｔｏｋｉｎｉｎｓｉｇｎａｌｉｎｇ[Ｊ].Ｐｌａｎｔꎬ２０１１ꎬ６７(３):４７２￣４８４. [１９]李㊀彤ꎬ邵慧慧ꎬ韩嘉宁ꎬ等.金鱼草ＡｍＰＩＦ４基因克隆及调控花香物质合成释放功能分析[Ｊ].西北植物学报ꎬ２０２１ꎬ４１(１２):１９９４￣２００１.[２０]ＬＩＭＹꎬＸＩＥＦＪꎬＨＥＱꎬｅｔａｌ.ＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＸＴＨｉｎｓｔｅｍｓｗｅｌｌｉｎｇｏｆｓｔｅｍｍｕｓｔａｒｄａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅｇｅｎｅｓ[Ｊ].Ｇｅｎｅｓ(Ｂａｓｅｌ)ꎬ２０２０ꎬ１１(１):１１３￣１１６.[２１]ＫＵＭＡＲＳꎬＳＴＥＣＨＥＲＧꎬＫＮＹＡＺＣꎬｅｔａｌ.ＭＥＧＡＸ:ｍｏｌｅｃｕｌａｒｅｖｏ￣ｌｕｔｉｏｎａｒｙｇｅｎｅｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓａｃｒｏｓｓｃｏｍｐｕｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｓ[Ｊ].ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＥｖｏｌｕｔｉｏｎꎬ２０１８ꎬ３５(６):１５４７￣１５４９.[２２]ＴＡＫＥＤＡＴꎬＦＵＫＵＩＹ.ＰｏｓｓｉｂｌｅｒｏｌｅｏｆＮＡＤ￣ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｇｌｙｃｅｒａｌｄｅ￣ｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｉｎｇｒｏｗｔｈｐｒｏｍｏｔｉｏｎｏｆＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｓｅｅｄｌｉｎｇｓｂｙｌｏｗｌｅｖｅｌｓｏｆｓｅｌｅｎｉｕｍ[Ｊ].ＢｉｏｓｃｉＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌＢｉｏｃｈｅｍꎬ２０１５ꎬ７９(１０):１５７９￣１５８６.[２３]ＹＯＯＮＪꎬＣＨＯＬＨꎬＴＵＮＷꎬｅｔａｌ.Ｓｕｃｒｏｓｅｓｉｇｎａｌｉｎｇｉｎｈｉｇｈｅｒｐｌａｎｔｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＳｃｉꎬ２０２１ꎬ３０２:１１０７０３.[２４]严志祥ꎬ杨海燕ꎬ樊苏帆ꎬ等.黑莓果实发育过程中蔗糖磷酸合成酶基因的表达分析[Ｊ].南京林业大学学报(自然科学版)ꎬ２０２２ꎬ４６(１):１７９￣１８６.[２５]李东霞ꎬ徐中亮ꎬ符海泉ꎬ等.糖对椰枣组织培养物的影响[Ｊ].南方农业学报ꎬ２０２１ꎬ５２(１１):３０５９￣３０６６.[２６]田双燕ꎬ张应龙ꎬ何天久ꎬ等.马铃薯间作玉米对马铃薯生长㊁产量及糖类物质的影响[Ｊ].南方农业学报ꎬ２０２１ꎬ５２(５):１１９８￣１２０５. [２７]姜楠南ꎬ张启翔ꎬ王㊀媛ꎬ等.赤霉素对大富贵芍药休眠解除及内源激素和糖类代谢的影响[Ｊ].南京林业大学学报(自然科学版)ꎬ２０２０ꎬ４４(３):２６￣３２.[２８]ＢＡＣＫＨＡＵＳＥＮＪＥꎬＶＥＴＴＥＲＳꎬＢＡＡＬＭＡＮＮＥꎬｅｔａｌ.ＮＡＤ￣ｄｅ￣ｐｅｎｄｅｎｔｍａｌａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅａｎｄｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈ￣ａｔｅｄｅｈｙ￣ｄｒｏｇｅｎａｓｅｉｓｏｅｎｚｙｍｅｓｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｄａｒｋｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｏｆｖａ￣ｒｉｏｕｓｐｌａｓｔｉｄｔｙｐｅｓ[Ｊ].Ｐｌａｎｔａꎬ１９９８ꎬ２０５:３５９￣３６６.[２９]ＡＶＩＬＡＮＬꎬＭＡＢＥＲＬＹＣＳꎬＭＥＫＨＡＬＦＭꎬｅｔａｌ.Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｇｌｙｃ￣ｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｉｎｔｈｅｅｕｓｔｉｇｍａｔｏｐｈｙｔｅＰｓｅｕｄｏ￣ｃｈａｒａｃｉｏｐｓｉｓｏｖａｌｉｓｉｓｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｂｅｔｗｅｅｎａｃｈｌｏｒｏｐｈｙｔｅａｎｄａｄｉａｔｏｍ[Ｊ].ＥｕｒＪＰｈｙｃｏｌꎬ２０１２ꎬ４７(３):２０７￣２１５.[３０]ＳＥＢＡＳＴＩＡＮＰＲꎬＰＡＵＬＡＣꎬＡＬＢＥＲＴＯＡＩꎬｅｔａｌ.ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｌｉｎｅｓｄｅｆｉｃｉｅｎｔｉｎＧＡＰＣ￣１ꎬａｃｙｔｏｓｏｌｉｃＮＡＤ￣ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅ￣３￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ[Ｊ].ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌꎬ２００８ꎬ１４８(３):１６５５￣１６６７.[３１]ＨＡＲＴＧＷꎬＨＯＵＳＬＥＹＭＰꎬＳＬＡＷＳＯＮＣ.ＣｙｃｌｉｎｇｏｆＯ￣ｌｉｎｋｅｄｂｅ￣ｔａ￣Ｎ￣ａｃｅｔｙｌｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅｏｎｎｕｃｌｅｏｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｐｒｏｔｅｉｎｓ[Ｊ].Ｎａｔｕｒｅꎬ２００７ꎬ４４６(７１３９):１０１７￣１０２２.[３２]ＷｏｏｄｗａｒｄＡＷꎬＢａｒｔｅｌＢ.Ａｕｘｉｎ:ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎꎬａｃｔｉｏｎꎬａｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＡｎｎＢｏｔꎬ２００５ꎬ９５(５):７０７￣７３５.(责任编辑:张震林)３８４１李晓燕等:茎瘤芥ＢｊｕＧＡＰＣ基因序列特征及其参与茎发育的糖酸含量调控。
茎瘤芥核心种质资源营养品质分析及评价
中国瓜菜2021，34（3）：52-58茎瘤芥（Brassica juncea var .tumida Tsen et Lee ）俗称青菜头或榨菜，是十字花科芸薹属芥菜种的一个变种。
其食用器官为膨大瘤状茎，色白肥厚、质地脆嫩，富含蛋白质、糖、维生素、矿物质以及人体必需的17种氨基酸，营养丰富，既可作为鲜食蔬菜，也可加工为“榨菜”[1]。
茎瘤芥在全国种植面积约20万hm 2，其中以重庆市种植面积和加工规模最大。
2016年，整个重庆市茎瘤芥种植面积达到10.67万hm 2，榨菜全产业链综合产值约95亿元，“涪陵榨菜”品牌价值高达138亿元[2]。
然而近年来，随着茎瘤芥产业不断发展以及加工规模不断扩大，人们对其原材料的营养性和安全性提出了更高要求，同时也对高品质茎瘤芥品种的选育提出了新的课题，但在茎瘤芥育种方向上，过去主要偏茎瘤芥核心种质资源营养品质分析及评价莫言玲，刘义华，曾静，陈静静，易奥云，黄爽（长江师范学院现代农业与生物工程学院重庆涪陵408100）摘要：为筛选优质茎瘤芥资源，以7份茎瘤芥核心种质为试材，对其可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C 、游离氨基酸、总酚、总黄酮、硝酸盐、亚硝酸盐和粗纤维等9种营养成分进行了测定和分析，并利用隶属函数法对其营养品质进行综合评价。
结果表明，7份茎瘤芥核心种质之间亚硝酸盐含量无显著差异，而其余8个品质性状含量在不同茎瘤芥种质中均有一定差异。
其中以硝酸盐、可溶性糖和总酚含量的变异系数最大，分别为24.13%、22.57%和22.54%，以粗纤维和亚硝酸盐含量的变异系数最小，仅为4.35%和8.84%。
通过隶属函数法分析可知，综合营养品质最佳的种质是SJYS 和PFB12-18-23-10，平均隶属函数值均大于0.7，可作为亲本材料用于杂交育种以选育优质高产茎瘤芥新品种。
关键词：茎瘤芥；种质资源；营养品质；分析；评价中图分类号：S637.3文献标志码：A文章编号：1673-2871（2021）03-052-07Nutritional quality analysis and evaluation of tumorous stem mustard core germplasm resourcesMO Yanling,LIU Yihua,ZENG Jing,CHEN Jingjing,YI Aoyun,HUANG Shuang（School of Advanced Agriculture and Bioengineering,Yangtze Normal University,Fuling 408100,Chongqing,China ）Abstract:To screen high quality tumorous stem mustard （Brassica juncea var.tumida Tsen et Lee ）resources,9kinds of nutrients including soluble protein,soluble sugar,vitamin C,free amino acid,total phenolic,total flavonoid,nitrate,nitrite and crude fiber were determined and analyzed in seven core tumorous stem mustard germplasms,and then the comprehen-sive evaluation of their nutritional quality was performed by membership function analysis method.Results showed that the nitrite content was not significant different in seven core tumorous stem mustard germplasms,while the contents of all the other eight quality traits exhibited certain differences in the tumorous stem mustard germplasms.Among them,the variation coef ficients of nitrate,soluble sugar and total phenols contents were the most maximal three,with values 24.13%,22.57%and 22.54%,respectively,while that of crude fiber and nitrite contents were the most minimal two,just 4.35%and 8.84%.According to membership function analysis,the best two germplasms of high comprehensive nutritional quality were SJYS and PFB12-18-23-10,both with the mean membership function value being greater than 0.7,which could be used as the parent materials for hybrid breeding new high quality and yield tumorous stem mustard varieties .Key words:Tumorous stem mustard;Germplasm resource;Nutritional quality;Analysis;Evaluation第3期，等：茎瘤芥核心种质资源营养品质分析及评价重于产量和熟性等方面，而对营养品质则缺乏研究[3]。
根用芥菜的细胞生物学与发育生物学研究
根用芥菜的细胞生物学与发育生物学研究芥菜是一种常见的蔬菜，也是一种重要的模式植物。
其快速的生长周期、小型的基因组以及容易进行遗传改良的特点，使得芥菜成为植物科学研究的重要对象之一。
在芥菜研究中，根是一个被广泛关注的器官，对其细胞生物学与发育生物学的研究可以帮助我们更好地了解植物的生长与发育机制。
细胞生物学研究是研究细胞结构和功能的学科，通过对根部细胞的观察与实验，我们可以揭示细胞的组成、结构和功能，以及细胞之间的相互作用。
根细胞的研究中，常用的方法包括细胞分离、显微观察、组织切片等。
通过这些方法，研究者可以观察到根尖、根毛等组织的细胞结构和形态，进一步了解细胞的生长和分化过程。
根的发育生物学研究则侧重于研究根的生长发育过程，探索细胞分裂、扩散、分化以及器官形成的机制。
研究中，常用的手段包括观察根的生长曲线、形态学分析、基因表达分析等。
通过比较不同发育阶段的根部，研究者可以观察到细胞扩增和分化的过程，确定不同种类细胞的特定功能，并且揭示细胞之间的相互作用和调控机制。
在细胞生物学与发育生物学的研究中，芥菜根模型的应用已经取得了一系列重要的发现。
例如，研究者发现了一些与根生长和发育密切相关的基因。
通过分析这些基因的功能和表达，我们可以更好地理解细胞的生长和分裂过程，并且为植物育种和生产提供理论依据。
此外，通过使用生物标记技术，研究者可以跟踪和观察特定细胞的发育轨迹，探索细胞分化和器官形成的过程。
除了细胞生物学与发育生物学的研究外，根用芥菜还有其他重要的研究领域。
例如，根的生理学研究可以帮助我们了解根的营养吸收和信号传导机制；遗传学研究可以揭示根发育和生长的遗传基础；分子生物学研究可以研究影响根发育的关键基因和调控机制。
这些研究可以为我们提供更深入的了解，促进植物科学研究的发展。
总之，根用芥菜的细胞生物学与发育生物学研究非常重要。
通过对根的观察与实验，我们可以揭示细胞结构和功能的机制，了解细胞的生长与发育过程。
涪陵区绿色榨菜原料(青菜头)规范化生产栽培技术
3、栽培技术方面
关于栽培技术的研究， 除广大菜农在生产实践中 总结探索外，涪陵区农科 所陈材林、范永红等对茎 瘤芥栽培进行了研究．先 后提出“榨菜六改栽培技
术”、“茎瘤芥防病控害
技术”、“榨菜杂交种高 产优质栽培技术”、“榨 菜无公害栽培技术操作规 程”、“榨菜杂一代制种
技术”等．
3.水和氧气
当种子吸收达本身重量80﹪-90﹪的水份就能够发 芽.播种后若遇35℃以上高温、土壤干糙,会导致出苗缓 慢且不整齐.生长期缺水会引起瘤茎、叶片生长异常,严 重影响瘤茎的产量和质量.
播种后,苗床板结、氧气供给不足也会影响种子的 发芽和出苗.近年,据有关专家研究,在大棚栽培条件下, 于叶片或瘤茎生长期,增大 CO2浓度,能大大提高光合速 率和瘤茎的产量.
2、品种选育方面
20世纪90年代,涪陵区农科所利用芥菜型油菜不育系为不育源, 与茎瘤芥品种杂交和回交,培育出22个各具特色的茎瘤芥胞质雄 性不育系.自2000年在全国率先培育出茎瘤芥杂交种“涪杂1号” 以后，相继培育出适应不同栽培目的和抗不同病害的新品种“涪
杂2—7号”。.
涪杂1号
涪杂2号
目前大面积生产上茎瘤芥栽培的品种
制ABA的含量.
三、绿色榨菜原料（青菜头）规范化 生产栽培技术
（一）概念 绿色食品特别绿色蔬菜是指遵循农业生产
可持续发展原则，按照特定的生产方式生产， 经专门机构认定、许可使用绿色食品标志的安 全、优质、无污染的营养类食品。
三、绿色榨菜原料（青菜头）规范化 生产栽培技术
（二）生产基地的选择
基地附近应没有污染源，并远离医院、垃圾场和主要 交通要道（100m以上）。空气质量符合国家环境空气质量 标准（GB3092-1996）；垃圾和城市污染物符合国家城市 垃圾农用控制标准（GB3172-87）和农用污泥中污染物控 制标准（GB4284-84）：灌溉水符合国家农田灌溉水质标 准（GB8321.1-87）。基地菜田要选择在排灌方便、土层 深厚、疏松、肥沃的壤土或沙壤土且远离十字花科蔬菜地 的地块，并要符合土壤环境质量的规定（GB15618-1995）。
茎瘤芥（榨菜）根肿病综合防治方法
科普惠农茎瘤芥（榨菜）根肿病是由芸薹属根肿病菌（Plasmodiophora brassicae Worom ）引起的重要土传性病害，自1994年涪陵榨菜首次受到根肿病菌的侵害以来，迅速扩展蔓延并成为制约榨菜生产的主要病害之一[1]。
近年来，该病侵染性强、传播速度快、传播方式多，并在土壤中可保持长期侵染活性，防治难度大[2]。
笔者对榨菜根肿病的研究进行综述，为防治该病害提供参考依据。
1发病症状和病原菌根肿病菌主要侵染为害十字花科植物的根部[3-5]，造成植物根部肿大。
发病初期，地上部无明显变化，主根或侧根逐渐膨大成圆形或近圆形的肿瘤，肿瘤在前期表面光滑，后变粗糙并明显龟裂，最后由于其他病菌的侵染而逐渐腐烂。
发病植株生长迟缓，叶片萎垂淡绿，基部叶片在晴天中午萎蔫，早晚恢复，发病重时，整株枯死，导致茎瘤芥减产甚至绝产。
一般主要利用冬闲田对茎瘤芥进行春季生产，整个生育期期间均可被根肿病菌侵染。
茎瘤芥（榨菜）根肿病病原菌经鉴定为十字花科芸薹根肿菌[6]。
病菌休眠孢子的最适萌发温度为24℃，致死温度为45℃，最适pH为6.2，中性土壤中植株发病率低。
休眠孢子在土壤中可存活长达20年，一旦发病，田间便不能再种植任何十字花科植物。
据报道，光照条件对休眠孢子的萌发具有抑制作用[7]。
2侵染循环及流行规律有试验证明，茎瘤芥被根肿菌侵染的过程中，根系细胞分裂素和生长素含量的增加是导致其根系周围组织明显肿大的重要原因[8]。
茎瘤芥（榨菜）根肿病菌是一种专性寄生菌，主要侵染十字花科农作物及其杂草，休眠孢子在种子、病残体或者土壤中存活，在根肿菌生命初期可以寄生在非十字花科植物的根毛区或者表皮细胞，一旦条件适宜，潜伏的休眠孢子就会产生游动孢子，感染植株的根毛区，继续侵染根系，使其布满休眠孢子，导致植株根系长满肿瘤使其发病[9]。
3防治措施3.1农业防治目前主要采取轮作的方式进行防治，虽能在一定程度上可缓解茎瘤芥（榨菜）根肿病的为害，但并不能从根本上解决其为害。
茎瘤芥(榨菜)性状间的遗传相关性研究
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关 系密切 ， 有很 好 的协 同性 ， 分析提 出茎 瘤芥 育种 选择 熟性 晚、 茎横 径 大 、 ／ 高和植 株 个体较 大的 瘤 茎 叶
品种 ， 实现品 种产 量 高、 可 生态适 应性 强和 瘤 茎品 质较 佳等 三者 的协调 统 一 。瘤 茎膨 大期 、 营养 生长期 、 瘤 茎横 径、 ／ 、 茎产量 等 性状 的 遗 传相 关贡 献 较 大 ． 其进 行 选择 可能 引起 其 它数量 性 状 比较 显 茎 叶 瘤 对 著的 变化 ； 而瘤 茎纵 径 、 出苗至 瘤 茎膨 大始期 、 长、 宽、 叶 叶 空心率 等性状 的遗 传 相 关贡献 较 小 ， 它们 进 对
ｐ ｓｔ ｅｙ ｃ ｒｅａ ｅ ｔ ｅ ｅ ａｉ ｅ ｄ ｒ ｔ ｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｌ ｄ ｒ ｔ ｎ ａ ｉ ｆ ｓｅ ａ ｄ ｅ ｆ ｏ ｉ ｎ ａ ｏ ｉ ｖ ｌ ｏ ｌ ｔｄ ｗｉ ｖ ｇ ｔｔ ｕ ａ ｉ ，ｄ ｖ ｌｐ ｎ ａ ｕ ａ ｉ ，ｒ ｔ ｏ ｔ ｍ ｎ ｌ ａ，ｈ ｒ ｏ ｔ ｌ ｉ ｈ ｖ ｏ ｏ ｏ ｚ ｌ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ｐ ａ ｔｆｅ ｈ ｗｅ ｇ ｔ ｅ ａ ｉｅｙ ｆ ｒｐ ｒｅ ｔｇ ｎ ｕ ｒ ｕ ｔ ｍ ｎ ｅ ． ｈ ｒ ｒ ｌ ｓ ｅ ｇｈ ａ ｄ ｗｈ ｌ ｌ ｎ ｒ ｓ ｉｈ ，ｎ ｇ ｔ ｌ ｕ ｅ ｃ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｔ ｍｏ ｏ ｓ ｓｅ ｉｄ ｘ Ｔ ｅ ｅ ｗｅ ｅ ｃｏ ｅ ｖ
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茎瘤芥茎膨大的解剖学与细胞学研究
茎瘤芥(Brassica juncea var.tumida Tsen et Lee)是十字花科芸薹属芥菜种的一个变种,以其膨大的肉质瘤状茎做为加工腌制的优异原料。
目前生产中存在着瘤状茎农业性状及品质较差,加工成菜率低等诸多问题。
之前的相关研究多集中在品种选育及栽培措施改善上,对其膨大基本机制的研究很少涉及。
为了深入了解瘤状茎生长发育的膨大机制,我们以茎瘤芥为试材,对其生长发育过程中解剖学结构的变化进行了研究,在此基础上分析了细胞倍性及生理代谢物质的变化规律并对相关细胞周期蛋白基因的保守序列进行了克隆,以期阐明瘤状茎膨大的解剖学、细胞学机制并为其分子调控机制的研究打下基础。
主要研究内容及结果如下:1.研究了瘤状茎膨大过程中解剖学结构的变化,
结果发现瘤状茎膨大主要归因于皮层、髓部细胞数目的增加及相应部位薄壁细胞的体积增大,没有发现环髓带的产生及活动。
瘤状茎形成层细胞首先进行切向分裂增加细胞层数,然后进行径向分裂,形成茎的长轴,随后在各部位组织中出现不定向分裂,使得瘤状茎向各个方向生长,在此过程中一直伴随着细胞膨大的进行。
由于形成层向内外分裂的细胞数目不同;皮层、髓部细胞的膨大程度不同,
导致皮层及髓部组织对瘤状茎最终体积形成的贡献差距明显。
2.研究了瘤状茎膨大过程中细胞核内DNA相对含量的变化规律。
研究结果发现瘤状茎中存在由核内再复制导致的多倍化现象,细胞最高倍性可达16C(生物体单倍体基因组所含的DNA总量称为C值)。
对瘤状茎不同发育时期及成熟期不同发育部位的细胞进行流式细胞术检测,发现随着生育期的进行,
瘤状茎的核内多倍化程度不断提高,平均细胞倍性持续增加,由3.14C升至5.18C。
成熟茎从外向内呈现出平均细胞倍性先降低后升高的趋势,形成层附近细胞
平均倍性值最低,最高值则出现在髓部最内层。
结合解剖学结构我们发现:成熟瘤状茎皮层、髓部细胞膨大明显且髓部细胞由外向内体积依次增大,表皮、形成层细胞相对体积较小。
这与核内多倍化的变化程度完全吻合,表明核内多倍化程度与细胞的体积大小具有明显的正相关性。
瘤状茎在不同环境中表现为膨大与非膨大两种情况下,其核内多倍化程度差距明显。
将不同发育时期的瘤状茎髓部进行组织培养,诱导形成的愈伤组织中没有再检测到核内多倍化的产生,其中生长发育早期的髓部组织还诱导分化出芽。
对茎瘤芥不同组织器官及其近缘属种的系统研究检测发现,核内多倍体的分布具有器官特异性、种属特异性。
3.研究了瘤状茎生长发育过程中生理代谢物质的变化。
对其含量变化的测定表明,核内多倍化过程需要旺盛的物质合成代谢并与贮藏物质的积累有关。
4.研究了与细胞分裂及核内再复制相关的细胞周期蛋白相关基因,依据拟南芥细胞周期蛋白D基因(CyclinD)的同源序列比对分析结果,克隆得到了茎瘤芥相应细胞周期蛋白基因的同源保守序列。