细胞壁转化酶
水稻胚乳细胞壁性状与稻米食味品质的关系
水稻胚乳细胞壁性状与稻米食味品质的关系YUAN Ming-an【摘要】食味品质是构成稻米品质的重要性状,目前主要以直链淀粉含量、胶稠度等理化指标进行评价,但仍不能全面准确反映米饭食味品质的优劣,成为困扰水稻品质育种的难题之一.近年研究表明,胚乳细胞壁的含量和组分与稻米食味品质密切相关,为水稻品质研究开拓了新思路.基于此,对水稻胚乳细胞壁的品质效应及其遗传研究领域取得的进展进行探讨,以期为稻米食味品质改良路径提供有益补充和理论依据.【期刊名称】《园艺与种苗》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】5页(P60-64)【关键词】水稻;细胞壁;食味品质【作者】YUAN Ming-an【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】S511水稻是我国三大主要粮食作物之一，稻米是城乡居民最主要的口粮[1]。
随着人们生活水平的不断提高，人们对口粮的需求实现了从吃饱到吃好再到吃出健康的跨越，对稻米品质也提出了更高要求，这也促进了水稻育种目标从以高产为核心向优质、高产、抗病兼顾方向发展[2]。
稻米的品质主要包括食味品质、蒸煮品质、营养品质、外观品质和加工品质[3]，其中食味品质是评价稻米品质最重要的指标。
大量研究表明，稻米的食味品质与其直链淀粉含量、胶稠度、糊化温度、蛋白质含量等理化特性有关，与此同时，直链淀粉含量等指标相似的水稻品种间，米饭的质地、硬度、口感等食味品质存在相差甚远的现象，表明传统理化指标并不能全面准确地评价米饭食味品质，破解这一难题成为水稻品质研究的重要研究方向。
近年来，随着对稻米胚乳细胞壁成分和含量研究的不断深入，细胞壁对稻米品质尤其是口感和质地等食味品质的影响和效应研究受到广泛关注，并取得一定进展。
笔者主要通过分析胚乳细胞壁的成分与功能及其与稻米食味品质的关系，探讨稻米食味品质评价方法及其品种改良等方面的现状，找出当前稻米食味品质评价方法存在的不足与问题，以期更科学、精确、高效地对大米食味品质进行评价，为今后水稻品质育种领域的发展提供有益补充与建议，提高稻米品质与价值，满足人们日益升级的口粮消费需求。
最新植物体内转化酶活性的测定
植物体内转化酶活性的测定转化酶又称蔗糖酶(β—D—呋喃型果糖苷一果糖水解酶)，是一种水解酶。
植物体的库组织中，一般含有较高活性的转化酶。
它能将植物体内的主要同化产物——蔗糖不可逆地水解为葡萄糖和果糖，为细胞的可溶性糖类贮库提供可利用六碳糖，以用于细胞壁、贮藏多糖及果聚糖的生物合成，并通过与呼吸作用偶联的氧化磷酸化产生能量。
所以，转化酶与植物组织的生长有密切关系，是衡量同化产物的转化和利用，植物细胞代谢及生长强度的指标。
【原理】转化酶可将非还原性糖的蔗糖水解为葡萄糖和果糖。
将从植物组织中提取的酶液与蔗糖溶液保温作用一定时间后，测定产生的还原糖的量来表示转化酶活性的大小。
在碱性条件下，还原糖与3,5-二硝基水杨酸共热，3,5-二硝基水杨酸被还原为3-氨基-5-硝基水杨酸(棕红色物质)，还原糖则被氧化成糖酸及其它产物。
在一定范围内，还原糖的量与棕红色物质颜色深浅的程度量呈一定的比例关系，在540nm波长下测定棕红色物质的消光值，查对标准曲线可求出样品中还原糖的含量。
通常，在测定过程中，溶液的pH对酶活性影响很大。
不同的酶及不同材料中同一种酶都有其最适的pH值。
转化酶有两个影响水解蔗糖能力的解离基团，一个PKa约为7，另一个PKa约为3。
不同植物材料的转化酶中这两个基团的含量不同，它们的最适pH也不同(最适pH在7.0左右的为中性转化酶，最适pH在7.0以下的为酸性转化酶)。
所以，在测定材料中转化酶的活性之前，首先要选择适宜的PH值。
【材料、仪器与试剂】1．材料：植物组织2．试剂：（1）提取缓冲液：100 mmol/L Tris-HCl (PH7.0) 缓冲液，内含5 mmol/L MgCl2,2 mmol/L EDTA-Na2,2% 乙二醇，0.2%牛血清蛋白（BSA），2%PVP，5 mmol/LDTT 。
（2）透析缓冲液：25 mmol/L Tris-HCl (PH7.0) 缓冲液，内含2.5 mmol/L MgCl2,1 mmol/L EDTA-Na2,1% 乙二醇，1 mmol/L DTT。
高等植物中与蔗糖代谢相关的酶
高等植物中与蔗糖代谢相关的酶张明方 李志凌(浙江大学园艺系,杭州310029)Sucrose2Metabolizing Enzymes in Higher PlantsZHAN G Ming2Fang,L I Zhi2Ling(Depart ment of Horticulture,Zhejiang U niversity,Hangz hou310029)提要 就近年来高等植物转化酶、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶等3种与蔗糖代谢相关酶的作用、基因的克隆以及转基因植株的表现作了述评。
关键词 转化酶 蔗糖磷酸合成酶 蔗糖合成酶 蔗糖代谢 反义转化植株 蔗糖是高等植物光合作用的主要产物,是碳运输的主要形式,也是“库”代谢的主要基质[1]。
蔗糖也是许多果实中糖积累的主要形式,是果实品质形成的重要因子。
此外,它还是细胞代谢的调节因子,可能通过影响基因表达发挥作用[2]。
K och[3]和Smeekens[4]提出在植物体内运输的蔗糖具有信号功能,可以使一些基因被诱导,使另一些基因被阻遏。
过多的蔗糖在“源”中,导致与光合作用相关的一些基因表达水平降低,在“库”中使与蔗糖水解、植株生长和呼吸相关的基因提高表达水平[1]。
与蔗糖代谢和积累密切相关的酶主要有转化酶、蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)。
1 转化酶 转化酶(invertase,E.C. 3.2.1.26),又称蔗糖酶或β2呋喃果糖苷酶。
在蔗糖代谢中催化如下反应:蔗糖+H2Oϖ果糖+葡萄糖。
转化酶包括酸性转化酶(acid invertase,AI)和中性转化酶(neutral invertase,N I),也有报道碱性转化酶的存在[5],但许多报道均将中性转化酶同碱性转化酶看作同一种转化酶[6,7]。
AI的最适p H值在3.0～5.0,又可分为可溶性AI和不溶性AI两种,前者分布在液泡中或细胞自由空间[8],后者存在于细胞间隙并结合在细胞壁上。
2021植物花粉败育相关因素综述范文1
2021植物花粉败育相关因素综述范文 摘要： 雄蕊心皮化、雄蕊受损和花粉发育异常等多种因素都可以导致植物雄性不育，形成败育的花粉粒。
综述了在雄性不育中植物花粉败育与呼吸作用、膜脂过氧化、物质代谢和小RNA等的关系。
关键词： 花粉败育;呼吸作用; 膜脂过氧化; 物质代谢; 小RNA; Abstract： Manyfactors, such as pistillody of stamens, damage of stamens and abnormal pollen development, can lead to male sterility in plants and the formation of abortive pollen grains. The relationship between pollen abortion and respiration,membrane lipid peroxidation, material metabolism and sRNA in male sterile plants was reviewed. Keyword： pollenabortion; respiration; membrane lipid peroxidation; material metabolism; sRNA; 在对玉米、水稻、小麦和油菜的研究中都有雄性不育的报道[1,2,3,4]。
雄蕊心皮化、雄蕊受损和花粉发育异常等多种因素都可以导致植物雄性不育，形成败育的花粉粒[5]。
目前，基于大量的研究发现，导致花粉败育主要与线粒体的呼吸作用异常、膜脂过氧化、物质代谢紊乱和小RNA功能异常等有着密切的关联。
1、植物花粉败育与呼吸作用的关系 在雄性不育系中，与呼吸过程有关的酶类活性普遍低于保持系，表明雄性不育系中花药的呼吸作用受到了抑制，使得能量平衡被打破，这是不育系的一个非常重要的特征[6]。
4种鲜食葡萄果实糖积累和代谢相关酶及基因表达差异分析
任 言，李美璇，刘婉君，等．４种鲜食葡萄果实糖积累和代谢相关酶及基因表达差异分析［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（９）：１４０－１４６．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．０９．０１９４种鲜食葡萄果实糖积累和代谢相关酶及基因表达差异分析任 言，李美璇，刘婉君，乔月莲，王 莉，师校欣，杜国强（河北农业大学园艺学院，河北保定０７１００１） 摘要：为明确鲜食葡萄果实糖积累规律及相关机理，以阳光玫瑰、巨峰、意大利和摩尔多瓦葡萄为试材，对发育期果实糖组分含量、蔗糖代谢相关酶活性及糖转运蛋白基因表达进行分析。
结果表明，葡萄果实成熟过程中葡萄糖与果糖含量呈上升趋势，果实成熟时果糖与葡萄糖含量由高到低依次为阳光玫瑰＞巨峰＞意大利＞摩尔多瓦，且差异显著。
在糖代谢中，酸性转化酶（ＡＩ）活性在各品种果实成熟初期均达峰值，且阳光玫瑰葡萄ＡＩ活性比巨峰、意大利和摩尔多瓦分别高３９．８９％、７２．５５％和８６．２０％；阳光玫瑰葡萄蔗糖合酶－分解方向（ＳＳ－ｃ）活性分别比巨峰、意大利和摩尔多瓦高１１．１３％、３４．４４％和４５．７６％。
转色末期至成熟期，阳光玫瑰葡萄果实糖转运蛋白基因ＶｖＨＴ２和ＶｖＳＷＥＥＴ１５相对表达量分别是其他品种的１．２３～２．６０倍与１．１４～３．０５倍。
各品种葡萄果实果糖和葡萄糖含量与ＶｖＨＴ２、ＶｖＳＷＥＥＴ１５表达量和ＡＩ活性均呈显著正相关，阳光玫瑰和巨峰果实果糖、葡萄糖含量与ＳＳ－ｃ活性呈显著正相关。
综上所述，４种鲜食葡萄果实果糖及葡萄糖的积累规律差异主要由糖转运蛋白基因ＶｖＨＴ２、ＶｖＳＷＥＥＴ１５的差异表达和ＡＩ、ＳＳ－ｃ酶活性差异所致。
关键词：葡萄果实；品种；糖含量；代谢酶；表达量；相关性 中图分类号：Ｓ６６３．１０１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２３）０９－０１４０－０７收稿日期：２０２２－０７－１１基金项目：热杂果现代种业科技创新团队（编号：２１３２６３１０Ｄ）；河北省现代农业产业技术体系葡萄创新团队（编号：ＨＢＣＴ２０１８１００２０４）。
糖分含量对番茄叶片Pst DC3000抗性的影响及其机理
番茄(Solanum lycopersicum )是世界上重要的 蔬菜作物之一。据联合国粮农组织统计,2018年 世界番茄总产量高达1-82亿w其中我国番茄总 产量为0.6^i,占比34% ( FAO,2018 )o番茄 在实际生产中病害发生严重，其中Pseudoffas syrifgae pv. tomato DC3000 ( Pst DC3000)引起的 细菌性叶斑病危害番茄叶片、叶柄、茎、花和果 实，对番茄质量和产量均会产生严重不利影 响［1-3］。该病害一般会导致番茄减产10% 30%，严重时达到50%以上⑷。Pst DC3000可在 田间存活较长时间,并通过整枝、打杈、采收等相 关农业活动进行传播或再侵染,病菌在田间进行 多次重复再侵染，加重危害，防治较为困难［5］( 田间长期使用杀菌剂不仅导致病菌产生抗药性, 而且会造成环境污染和食品安全等问题。因此, 亟需深入了解番茄对Pst DC3000的防御机制，以 期培育出抗细菌性叶斑病的番茄新品种。
-1002 -
浙江农业学报第33卷第6期
salicylic acid ( SA) and jasmonic acid (JA), cell death incidence and H2O2 accumulation. It was found that, as compared with the mornina-sampled leaves, the evenina-sampled leaves showed higher resistance to Pst DC3000 as revealed by less incidence of disease lesion and cell death, and lower bacterial density i leaves (0"0. 01 ) . /urthermoro, evenina-sampled leaves had higher starch content (0 -48 h) , glucose content (0 h and 24 h), and fruc tose conint (24 h and 48 h). However, there was no significant diCerence in sucrose conint between two kinds of leaves. In addition, the measurement of three kinds of invertase activities showed that evenina-sampUd leaves had lower cell wall invertase ( CWIN) activity at 0 h and 48 h Vter inoculation, but significantly ( 0"0. 05 ) higher cyto plasmic invertase ( CIN) activities at 24 h and 48 h Vter inoculation than mornina-sampled leaves. Notably, there was no significant diCerence in vacuolar invertase ( VIN) activity between two kinds of leaves, FinaVy, as compared with the mornina-sampled leaves, evenina-sampled leaves showed significantly ( 0"0. 05 ) higher content of free SA and JA, and simulineousld less H2 O2 accumulation at 48 h after inoculation. In conclusion, as compared with the morning-sampled leaves, evenina-sampled leaves showed higher starch and hexose content, CIN activity, but lower CWIN activity- These deferences in sugar metabolism may contribui to higher SA and JA conint and less H2 O2 aocumulation and cell death in evenina-sampled leaves, and uldmaVd enhance its resistance to Pst DC3000. Key words: tomato ； bacterial lea- spot ； cell wall invertase ； cytoplasmic invertase ； sugar content
植物细胞壁生物合成及其调控机制
植物细胞壁生物合成及其调控机制植物细胞壁是细胞外基质的主要组成成分，不仅能保护细胞、维持细胞形态和机械强度，还参与了各种细胞生长发育和适应环境的生理过程。
细胞壁由纤维素、半纤维素、木质素和蛋白质等多种复杂的高分子物质组成，其中纤维素是最主要的成分。
近年来，随着生物学和生物化学研究的深入，植物细胞壁合成及其调控机制逐渐被揭示。
一、植物细胞壁合成初探1.细胞壁合成材料来源植物细胞壁合成材料主要来自于胞质基质中的葡萄糖，葡萄糖通过光合作用和糖酵解等代谢途径产生。
此外，一些植物细胞根据需要如需在细胞壁合成中使用其他成分，如氨基酸、有机酸和脂类等物质，以保证合成所需的多样性和复杂性。
2.细胞壁合成方式植物细胞壁的合成过程主要包括两种途径：一种是固定型细胞壁加强，另一种是可塑型细胞壁分泌。
固定型细胞壁加强是指在细胞分裂或生长发育时，细胞壁物质表面都会形成固定的位置并逐渐加强，从而使新合成的细胞壁变得坚硬。
这种模式适用于一些生物体细胞壁合成的早期阶段，而随着细胞壁的复杂化，在植物体中这种模式则逐渐被淘汰。
可塑型细胞壁分泌则是指在细胞分裂或生长发育时，植物体细胞壁物质会聚积于细胞壁进行组装，最终形成成熟的细胞壁。
该模式是较现代植物细胞壁合成方式，同时也是目前研究发现最为常见的一种细胞壁合成模式。
3.细胞壁合成的主要成分植物细胞壁合成的主要成分为纤维素、半纤维素、木质素和蛋白质等多种复杂的高分子物质。
纤维素的合成是植物细胞壁生物合成过程的核心和重点。
纤维素的主要原料是葡萄糖，在细胞质中以 UDP-葡萄糖为底物，经过一系列催化酶的作用，最终合成纤维素。
半纤维素是植物细胞壁中的另一种主要成分，包括果胶、木聚糖和半纤维素质等。
半纤维素在植物细胞壁的强度和可塑性中很重要，也是很好的食品和工业原料。
木质素主要由苯丙素和其他多酚类物质组成，是细胞壁的主要颜色因素之一。
它在细胞壁中的功能尚未完全阐明，但通常认为木质素的存在可以提高细胞壁的强度和稳定性。
细胞壁转化酶课件
促进氧化还原反应
酶能够通过促进电子或质 子的转移，加速氧化还原 反应的进行，如氧化酶、 过氧化氢酶等。
酶作用的细胞生物学机制
参与细胞代谢
细胞壁转化酶是细胞壁合成和降解过 程中的关键酶，参与细胞壁的合成和 重塑，对维持细胞形态和功能具有重 要作用。
调控细胞生长和分裂
参与信号转导
细胞壁转化酶可以作为信号分子，参 与细胞内的信号转导过程，调节细胞 的生理活动和行为。
抑制剂的筛选与设计
基于结构的药物设计
利用计算机模拟技术，根据酶的三维结构信息，设计能够与酶结合并抑制其活性的小分子化合物。通过虚拟筛选和实 验验证，筛选出具有潜在抑制活性的小分子化合物，并进行优化和改造，以提高其抑制活性和选择性。
高通量筛选
利用自动化技术，对大量小分子化合物进行快速筛选，以发现具有潜在抑制活性的化合物。通过在细胞或组织水平上 检测酶的活性，确定能够抑制酶活性的小分子化合物，并进行验证和优化。
持微生物的生长和生存。
它能够调节微生物的形态和大小 ，影响微生物的生物量和活性。
细胞壁转化酶还参与微生物的耐 药性和感染性疾病的发生发展等
过程。
04
细胞壁转化酶与疾病的关系
与感染性疾病的关系
抗感染作用
细胞壁转化酶具有抗感染作用，能够破坏细菌细胞壁，导致细菌死亡。
感染性疾病的发病机制
感染性疾病通常由病原微生物引起，这些微生物通过细胞壁转化酶的作用，破 坏细胞壁，进而感染细胞。
酶作用机制的深入研究
总结词
深入理解细胞壁转化酶的作用机制有助 于发现新的药物作用靶点，为药物设计 和开发提供理论支持。
VS
详细描述
细胞壁转化酶的作用机制涉及多个步骤， 包括底物识别、催化反应和产物释放等。 通过研究这些步骤的分子机制，可以更深 入地理解酶的活性调节和底物特异性等性 质。这些信息有助于发现新的药物作用靶 点，并设计出具有更高选择性和活性的药 物。
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反义mRNA技术研究转化酶功能（2）
Phenotypic Changes in Mature Transgenic Plants Plants were grown in soil in a growth chamber. The control plants are transgenic and harbor the promoter of the gene for carrot cell wall invertase fused to the GUS reporter gene. (A) An Acwi plant and a control plant (B) An Avi plant and a control plant
调节植物的生长发育和器官建成
细胞壁转化酶在蔗糖的卸载中发挥作用 液泡转化酶促进成熟器官液泡的蔗糖积累 调节淀粉合成 一些酸性转化酶基因作用于病原防治 细胞壁转化酶与抗衰老有关
酸性转化酶与植物的非生物（干旱）抗性有关 转化酶在信号传导中的作用
3.1 调节植物生长发育和器官建成
a. 一般在植物的分生组织和快速生长的幼嫩的组 织和器官中（如幼嫩的叶片、茎、根尖和果实等） 细胞壁转化酶以及液泡转化酶的活性较高 （Estruch 和 Beltran, 1991; Xu 等 , 1989）
是
…
可溶
蔗糖/ 棉籽糖ห้องสมุดไป่ตู้
是
…
可溶
蔗糖
否
2.2 转化酶在源和库细胞中的分布
叶绿体 丙糖
CALVIN
循环 淀粉
蔗糖
CYT INV
葡萄糖 果糖
源细胞
葡萄糖 果糖 蔗糖
VAC INV
液泡
质外体
蔗糖
CW INV
蔗糖
CYT INV
细胞质 葡萄糖 果糖
葡萄糖 果糖
葡萄糖 果糖 蔗糖
VAC INV
液泡
库细胞
3 转化酶在植物糖代谢中的作用
与糖代谢相关的酶
蔗糖磷酸合成酶（SPS） 磷酸蔗糖磷酸化酶（SPP） 蔗糖合成酶（SuSy） 转化酶(Inv)
2.1 转化酶的分类
转化酶类型
最适pH范围 溶解性
底物
是否糖基化
细胞壁类型 (酸性,细胞外)
4.5-5.0
液泡类型 (酸性)
4.5-5.0
细胞质类型 (中性/碱性)
7.0-7.5
不溶或可溶 蔗 糖 / 棉 籽 糖
All plantlets were grown on half-strength Murashige and Skoog medium containing only macroelements and microelements and 3% sucrose. The transgenic control plantlets harbor the promoter of the gene for carrot cell wall invertase fused to the GUS reporter gene. (A) Antisense plantlets for cell wall invertase (Acwi-59, Acwi-65, and Acwi-76) and wild-type (W T) and transgenic control plantlets (B) Antisense plantlets for vacuolar invertase (Avi-34, Avi-47, and Avi-65) and wild-type (W T) and transgenic control plantlets
(A) SEM picture of wild-type pollen. (Bar = 5 µm.) (B) Transmission EM (TEM) picture of wild-type pollen. (Bar = 5 µm.) (C) SEM picture of pollen from NT23-4. (Bar = 5 µm.) (D) TEM picture of pollen from NT23-4. (Bar = 5 µm.) (E) SEM picture of pollen from NT23-6. (Bar = 5 µm.) (F) TEM picture of pollen from NT23-6. (Bar = 5 µm.) NT23-4 represents one of the plants whose pollen shows germination efficiencies between 25% and 40%; NT23-6 is one of the plants with germination efficiency <2%
Source: Plant Cell, Vol. 11, 177-190, February 1999, Copyright © 1999, American Society of Plant Physiologists
反义mRNA技术研究转化酶功能（3）
Electron microscopic pictures of pollen from wild-type (A and B) and transgenic plants (C-F)
b. 细胞壁转化酶和单糖转运蛋白互作控制细胞分 裂和生长（Weschke 等, 2003）
c. 抑制转化酶基因表达植物生长异常（反义RNA 技术）
反义mRNA技术研究转化酶功能（1）
Phenotypic Changes in Transgenic Plantlets Expressing Antisense mRNA for Vacuolar Invertase or Cell Wall Invertase
高等植物中的转化酶
报告人：王爱华
• 转化酶的概念 • 转化酶的分类分布 • 转化酶在植物糖代谢中的作用 • 转化酶基因的进化
1概 念
转化酶（Invertase)，又称蔗糖酶或β-呋喃果糖 苷酶。
是与蔗糖代谢密切相关的一种酶，催化蔗糖 不可逆水解成葡萄糖和果糖。
Sucrose +H2O ----- Glucose + Fructose