高等植物中的蔗糖转化酶
植物细胞能吸收蔗糖吗？
教材拓展：植物细胞能吸收蔗糖吗？不少师生认为，蔗糖不能被植物细胞吸收，其实蔗糖分子是可以进入植物细胞的。
植物组织培养中，培养基中的蔗糖浓度较低，而质壁分离实验中的蔗糖浓度很高，质壁分离的时间短，细胞吸收蔗糖的量很少，在短时间内不足以影响细胞液渗透压，由此才出现壁分离现象。
植物细胞内有蔗糖转化酶，在高等植物蔗糖代谢中起着关键的作用。
培养基中添加蔗糖而不是葡萄糖，是以大量实验为基础的。
大量实验表明，蔗糖能支持绝大多数植物离体培养物的旺盛生长，因此被作为植物组织培养的标准碳源而广泛应用，大多数合成培养基也均以蔗糖作为唯一的碳源。
其中的原因可能有下列几个方面：①同样作为碳源和能源物质，蔗糖较葡萄糖能更好地维持培养基内的低渗环境。
配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。
同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可较长时间地保持相对稳定。
②植物组织培养过程中，要特别注意防止培养基受到微生物的污染。
微生物生长所需的碳源最适合的是葡萄糖，而较少利用蔗糖，因此采用蔗糖作为培养基的碳源，可在一定程度上减少微生物的污染。
③从能源供应来说，相同物质的量浓度下，蔗糖比葡萄糖提供的能量多。
问题2：在人教版高中生物教材中下列2处的叙述易于产生矛盾。
1、在质壁分离与复原实验中，教材的意思明显是把蔗糖当做不能被植物细胞吸收来处理的。
2、在植物组织培养中，利用蔗糖作为碳源，教材的意思变成了蔗糖可以被植物细胞吸收。
学生特别难理解如果组培时蔗糖可以被吸收，那么30%蔗糖所致的质壁分离就会自动复原，为什么还要用水来处理？我们教师在做质壁分离与复原实验的时候，最好先给学生说清楚，蔗糖不是不被吸收，而是吸收速率太慢。
这样在后面处理组培时用蔗糖做碳源，就更顺当一些。
教材中认为蔗糖当做不能被植物细胞吸收的地方有两个：1、质壁分离与复原实验。
2、教材必修1的30页，二糖必须分解成单糖才能被细胞吸收。
植物研究进展植物中蔗糖酶的研究进展
植物研究进展植物中蔗糖酶的研究进展司丽珍等:植物中蔗糖酶的研究进展植物中蔗糖酶的研究进展司丽珍①储成才②(中国科学院遗传与发育生物学研究所北京100101)摘要在大多数高等植物中, 蔗糖是碳水同化产物由源向库运输的主要形式。
在库中, 蔗糖酶可以把蔗糖水解为葡萄糖和果糖, 以满足植物生长发育中对碳源和能源的需求。
本文综述了近年来有关蔗糖酶的一些研究进展, 包括蔗糖酶的分类、基本性质、基因结构、酶活性的调节以及功能等。
关键词植物, 蔗糖酶, 活性调节, 功能称为胞外蔗糖酶。
不同的蔗糖酶进行反应所需的最0 引言植物在叶片中(源组织) 通过光合作用将C O 2固定成碳水化合物, 然后运向非光合组织(库组织) 。
植物大多以非还原性二糖如蔗糖的形式完成碳水同化产物由源到库的运输。
在库组织中, 蔗糖被分解为己糖, 为植物生长发育提供碳源和能源。
蔗糖分解主要由蔗糖合成酶(EC2. 4. 1. 13) 或蔗糖酶(E C3. 2. 1. 26) 来完成。
蔗糖合成酶是一糖基转移酶, 在尿苷二磷酸(UDP ) 存在下把蔗糖转化为尿苷二磷酸葡萄糖和果糖。
蔗糖酶是一水解酶, 把蔗糖水解为葡萄糖和果糖。
蔗糖酶有多种同工酶, 分别处于不同的亚细胞位置, 生化特性也不尽相同[1, 2]。
虽然对它们的功能特异性还不太清楚, 但已确知蔗糖酶在植物中主要参与对蔗糖不同利用途径的调节。
由于糖在植物中不仅是作为能源, 而且也是基因表达的重要调节物质之一, 因此蔗糖酶也间接参与细胞分化和植物发育的调控。
鉴于此, 蔗糖酶的研究无论在理论上还是在实际上都具有重要意义而备受重视。
本文就近年来有关研究进展做一介绍。
适pH 值也有所不同, 由此蔗糖酶又可分为酸性蔗糖酶和中性/碱性蔗糖酶。
液胞型蔗糖酶和细胞壁型蔗糖酶在pH 4. 5至5. 0时催化效率最高, 因此也称为酸性蔗糖酶。
细胞质型蔗糖酶水解蔗糖的最适pH 值为中性或略微偏碱性, 因此称为中性/碱性蔗糖酶。
干旱对甘蔗及其近缘植物蔗糖代谢的影响
杨 善，方 欣，张倩倩，等．干旱对甘蔗及其近缘植物蔗糖代谢的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（１８）：９４－１００．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．１８．０１４干旱对甘蔗及其近缘植物蔗糖代谢的影响杨 善，方 欣，张倩倩，龚茂健，周鸿凯，莫俊杰（广东海洋大学滨海农业学院，广东湛江５２４０８８） 摘要：研究甘蔗及其近缘植物蔗糖代谢对干旱胁迫的响应，为进一步研究干旱胁迫下甘蔗糖代谢分子机制提供理论参考。
以２个甘蔗栽培种（Ｂａｄｉｌａ、ＲＯＣ２２）、割手密、斑茅为材料，采用桶栽试验法，在伸长期初期进行干旱胁迫处理，测定土壤含水量、细胞膜透性、可溶性糖含量、蔗糖含量以及蔗糖磷酸合成酶（ＳＰＳ）、蔗糖合成酶（ＳＳ）、酸性转化酶（ＡＩ）、中性转化酶（ＮＩ）的活性，并进行偏相关分析。
结果表明，随着干旱胁迫天数增加，甘蔗及其近缘植物的细胞膜透性、可溶性糖含量、蔗糖含量均呈不断上升趋势，ＳＰＳ和ＳＳ活性呈先升后降趋势，ＡＩ和ＮＩ活性呈不断下降趋势。
偏相关结果表明，蔗糖含量与土壤含水量呈极显著负相关，蔗糖含量与ＳＰＳ、ＳＳ活性呈极显著正相关，与ＡＩ、ＮＩ活性呈极显著负相关。
因此，干旱胁迫下，伸长期甘蔗及其近缘植物中蔗糖为主要的渗透调节糖类物质，其蔗糖合成途径被激活，合成更多蔗糖调节细胞渗透势；而蔗糖分解途径被抑制，进而抑制植株正常生长发育。
关键词：干旱胁迫；甘蔗；ＳＰＳ；ＳＳ；糖代谢；ＡＩ；ＮＩ 中图分类号：Ｓ５６６．１０１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２３）１８－００９４－０７收稿日期：２０２２－１１－０８基金项目：广东省农业科技创新及推广体系建设项目（编号：２０２０ＫＪ２６４）。
作者简介：杨 善（１９８７—），男，广西贺州人，博士，讲师，主要从事甘蔗抗逆研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈａｎｙａｎｇ＠ｇｄｏｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
通信作者：周鸿凯，硕士，研究员，主要从事甘蔗抗逆生理研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｈｋ＠ｇｄｏｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；莫俊杰，博士，助理研究员，主要从事作物抗逆育种研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｏｊｊ＠ｇｄｏｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性及糖含量动态变化特征分析
㊀第45卷第2期2023年4月中国糖料Sugar Crops of China Vol.45,No.2Apr. 2023doi :10.13570/ki.scc.2023.02.007http :// 收稿日期:2022-06-17基金项目:2019年海南省基础与应用基础研究计划(自然科学领域)高层次人才项目(2019RC 301);国家重点研发计划项目(2018YFD 1000503);财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系(甜菜)建设项目(CARS -170301)资助㊂第一作者:赵婷婷(1983-),女,山西长治人,助理研究员,博士,研究方向为甘蔗基因工程,E -mail :zhaotingting @ ㊂通信作者:张树珍(1965-),女,云南楚雄人,研究员,博士,研究方向为甘蔗生物技术,E -mail :zhangsz 2007@ ㊂甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性及糖含量动态变化特征分析赵婷婷,杨本鹏,王俊刚,甘仪梅,张树珍(中国热带农业科学院热带生物技术研究所农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室/海南热带农业资源研究院海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室/中国热带农业科学院甘蔗研究中心,海口571101)摘㊀要:为研究甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性及糖含量变化,解析甘蔗 源-库 糖分积累调控机制,分别对分蘖期㊁拔节期㊁成熟期 新台糖22号 甘蔗成熟叶片中蔗糖磷酸合成酶㊁蔗糖合成酶㊁酸性转化酶㊁中性转化酶的活性及叶片中蔗糖和还原糖含量采用比色法进行测定㊂结果表明随着茎秆生长及糖分积累,甘蔗叶片中蔗糖磷酸合成酶活性从10.3μmol /(gFW ㊃h )逐渐升高至14.6μmol /(gFW ㊃h ),成熟期甘蔗叶片中蔗糖磷酸合成酶活性显著降低至5.3μmol /(gFW ㊃h );甘蔗叶片中蔗糖合成酶在茎秆中糖分积累时蔗糖合成活性由14.0μmol /(gFW ㊃h )降低至9.1μmol /(gFW ㊃h );分蘖期甘蔗叶片中蔗糖转化酶活性介于26.0~30.2μmol /(gFW ㊃h ),而成熟期甘蔗叶片中蔗糖转化酶活性显著降低至13.9~16.4μmol /(gFW ㊃h )㊂甘蔗叶片中蔗糖含量在茎秆中糖分积累时达到最高20.57mg /gFW ;分蘖期甘蔗叶片中还原糖含量2.1mg /gFW ,而拔节期㊁成熟期甘蔗叶片中还原糖含量分别升高至5.45mg /gFW 和7.15mg /gFW ㊂甘蔗叶片中蔗糖磷酸合成酶活性与蔗糖含量呈正相关,表明甘蔗叶片中蔗糖磷酸合成酶直接调控蔗糖合成㊂研究结果表明叶片中蔗糖磷酸合成酶及蔗糖含量积极响应茎秆中糖分积累信号,蔗糖磷酸合成酶是甘蔗 源-库 糖分积累调控的关键作用靶点,进一步解析甘蔗叶片中蔗糖磷酸合成酶调控网络可为甘蔗糖分性状改良提供理论依据㊂关键词:甘蔗;蔗糖代谢;蔗糖代谢酶;糖含量中图分类号:S 566.1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A 文章编号:1007-2624(2023)02-0047-07赵婷婷,杨本鹏,王俊刚,等.甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性及糖含量动态变化特征分析[J ].中国糖料,2023,45(2):47-53.ZHAO Tingting ,YANG Benpeng ,WANG Jungang ,et al.The change characteristic analysis of enzymes for sucrose metabolism activity and sugar contents in sugarcane leaves [J ].Sugar Crop of China ,2023,45(2):47-53.0㊀引言甘蔗(Saccharum spp .)是一种高光效C 4植物,是世界上重要的糖料和能源作物,甘蔗产糖约占我国食糖总量的80%以上㊂甘蔗茎秆中糖含量直接决定甘蔗品种的经济价值㊂蔗糖是甘蔗光合同化物合成㊁运输㊁积累的主要形式[1]㊂甘蔗茎秆中积累的糖分来自于源端叶中光合作用合成的蔗糖,叶片中蔗糖含量决定韧皮部蔗糖装载的量,进一步影响库端茎秆中蔗糖的利用及积累㊂蔗糖代谢酶催化叶片中蔗糖的合成与分解,直接调控叶片中蔗糖含量和进入韧皮部装载的蔗糖量㊂对不同生长时期甘蔗叶片中催化蔗糖合成与分解的酶活性及糖84中国糖料2023含量动态变化特征进行分析,可以揭示甘蔗叶片中糖分合成对茎秆中糖分积累的响应及调控模式㊂甘蔗叶片中蔗糖含量受蔗糖合成相关酶和分解相关酶的动态调控㊂蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS;EC2.4.1.14)和磷酸蔗糖磷酸酶(Sucrose phosphate phosphatase,SPP;EC3.1.3.24)催化蔗糖合成,SPS是蔗糖合成调控的关键酶[2]㊂蔗糖合成酶(Sucrose synthase,SS;EC2.4.1.13)既可以将蔗糖催化水解成UDP-葡萄糖(ADP-葡萄糖)和果糖,又可以将UDP-葡萄糖和果糖催化合成蔗糖[3]㊂蔗糖可以被转化酶(Invertase,INV;EC3.2.1.26)不可逆分解为葡萄糖和果糖,供给植物细胞的生长发育营养需求及细胞内己糖的积累㊂根据最适反应pH值,可以将INV分为酸性转化酶(Soluble acidic invertase,SAI)和中性转化酶(Neutral Invertase,NI),酸性转化酶包括细胞壁转化酶和液泡转化酶,中性转化酶存在于细胞质中㊂甘蔗叶片和茎秆中均存在SPS㊁SS㊁SAI㊁NI活性,蔗糖代谢酶活性共同决定植物中蔗糖含量和生物量的积累[3-6]㊂源叶中SPS直接调控蔗糖合成速率㊁蔗糖含量及蔗糖输出量,SS参与调控叶片生长发育,调节叶片中蔗糖和果糖含量,参与淀粉及纤维素等多糖的合成[7-9]㊂INV调节叶片中糖稳态㊁碳水化合物分配㊁响应细胞内外糖信号㊁激素信号,调控叶片的生长发育㊁衰老及对逆境的响应等生物学过程[10]㊂叶片中SPS㊁SS㊁SAI㊁NI分工协作,共同调控叶片中蔗糖和己糖含量,以不同方式响应细胞内糖信号,动态调节叶片中蔗糖合成输出及碳水化合物分配以维持细胞正常生长需要[3]㊂甘蔗生长早期,叶片中光合作用合成的蔗糖主要用于植株生长发育,后期主要用于糖分的积累㊂甘蔗中蔗糖合成㊁运输㊁积累形成一种 源-库 反馈平衡调节机制㊂源端叶片中蔗糖合成调节蔗糖供给,库端茎秆中蔗糖积累反馈调节源端蔗糖合成速率[11]㊂研究表明甘蔗中 源-库 平衡机制决定甘蔗茎秆中糖含量[11-12]㊂然而甘蔗中 源-库 反馈调节糖分分配,并最终决定茎秆中糖分积累水平的关键作用因子及分子调控机制还不清楚㊂蔗糖代谢酶控制甘蔗叶片中蔗糖含量并影响甘蔗茎秆中糖分积累,为了探讨甘蔗叶片中蔗糖代谢酶对 源-库 糖分合成与积累的响应机制,对甘蔗不同生长时期叶片中的四种蔗糖代谢酶活性和糖含量动态变化进行分析,以期解析甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性动态变化特征㊁酶活性差异㊁糖含量及对茎秆中糖分积累的响应方式,为进一步系统解析甘蔗中 源-库 糖分合成与积累反馈机制奠定基础㊂1㊀材料与方法1.1㊀材料供试甘蔗品种 新台糖22 ,种植于中国热带农业科学院热带生物技术研究所临高试验基地㊂采用随机区组排列,设3个重复,株距0.35m,行距1.3m,每行10m,肥力中等㊂1.2㊀试验设计在甘蔗植株生长的分蘖期㊁拔节前期㊁拔节后期㊁成熟期,在光照充足条件下,取样时间上午9 11点,随机选取供试品种9株生长健壮甘蔗植株+1叶,剪取叶中部位置,去叶脉,将9片叶混合剪碎,各称取1g装入2mL离心管中,放入液氮中冻存备用㊂1.3㊀测定方法分别测定分蘖期㊁拔节前期㊁拔节后期㊁成熟期植株+1叶中的蔗糖㊁还原糖含量及蔗糖合成酶活性㊂将1g剪碎的叶片置于研钵中充分研磨成粉末,糖分提取按照Zhu等[13]的方法,蔗糖含量测定参考van Handel[14]的方法,还原糖含量测定参考王俊刚等[15]的方法㊂酶液提取方法及酶促反应体系参考Zhu等[13]的方法,蔗糖磷酸合成酶㊁蔗糖合成酶活性以37ħ最适pH条件下,反应1h合成的蔗糖量来表示,单位为μmol蔗糖/(gFW㊃h)㊂酸性转化酶㊁中性转化酶以37ħ最适pH条件下,反应1h生成的葡萄糖的量来表示,单位为μmol葡萄糖/(gFW㊃h)㊂1.4㊀数据分析利用Excel和SPSS软件对数据进行统计分析及作图㊂㊀第45卷,第2期赵婷婷,等:甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性及糖含量动态变化特征分析2㊀结果与分析2.1㊀不同生长时期甘蔗叶片中四种蔗糖代谢酶活性变化分析为解析甘蔗不同生长时期叶片中的蔗糖代谢酶活性变化(图1SPS ),分别测定分蘖期㊁拔节前期㊁拔节后期㊁成熟期甘蔗植株+1叶中的四种蔗糖代谢酶活性,结果表明从分蘖期到拔节期甘蔗叶片中SPS 酶活性逐渐升高,到拔节后期甘蔗叶片中SPS 酶活性显著升高(p <0.01),合成蔗糖活性达到最高值14.6μmol /(gFW ㊃h ),而在成熟期甘蔗叶片中SPS 酶活性显著降低(p <0.01),合成蔗糖活性降至5.3μmol /(gFW ㊃h ),表明随着甘蔗茎秆库中糖分快速积累,源叶中SPS 酶响应库中糖分积累需求促进源叶中蔗糖合成,在甘蔗茎秆库中糖分积累完成后,源叶中SPS 酶活性降低㊂从分蘖期到成熟期源叶中SS 酶活性变化趋势与SPS 活性变化趋势相反(图1SS ),从分蘖期到拔节后期SS 酶活性逐渐降低,在拔节后期SS 酶活性显著降低(p <0.01),合成蔗糖活性达到最低值9.1μmol /(gFW ㊃h ),成熟期时SS 酶活性较前一时期显著升高,合成蔗糖活性达到12.8μmol /(gFW ㊃h ),表明甘蔗叶片中SS 酶在甘蔗分蘖期和成熟期叶片蔗糖代谢过程中发挥重要作用,在甘蔗茎秆中糖分快速积累时期,叶片中低SS 酶活性可能有利于蔗糖的快速供给㊂对不同生长时期甘蔗叶片中的SAI 酶活性差异进行分析(图1SAI ),结果表明SAI 酶活性在分蘖期㊁拔节前期㊁拔节后期甘蔗叶片中的活性保持稳定没有变化,生成葡萄糖活性介于24.3~26.0μmol /(gFW ㊃h ),而在成熟期甘蔗叶片中SAI 酶活性显著降低,生成葡萄糖活性降低至16.4μmol /(gFW ㊃h ),表明在甘蔗快速生长及茎秆中糖分快速积累时期,叶片中SAI 酶活性都较高,参与调控叶片中蔗糖及己糖代谢,而在成熟期甘蔗叶片中低SAI 酶活性降低甘蔗叶片中蔗糖分解及己糖代谢㊂图1㊀不同生长时期甘蔗叶片中四种蔗糖代谢酶活性变化分析Fig.1㊀The activity change analysis of four sucrose metablismenzymes in leaves of sugarcane plants at different growth periods94中国糖料http :// 2023对不同生长时期甘蔗叶片中的NI 酶活性差异进行分析(图1NI ),结果表明在分蘖期甘蔗叶片中的NI 蔗糖转化酶活性最高,生成葡萄糖活性达到30.2μmol /(gFW ㊃h ),在拔节前期㊁拔节后期㊁成熟期甘蔗叶片中的NI 酶活性显著降低,生成葡萄糖活性分别为17.2μmol /(gFW ㊃h )㊁20.3μmol /(gFW ㊃h )㊁13.9μmol /(gFW ㊃h ),表明叶片中NI 蔗糖转化酶在分蘖期甘蔗生长过程中发挥重要作用,在拔节期和成熟期叶片中NI 酶活性降低可能有利于促进甘蔗茎秆中糖分积累㊂2.2㊀不同生长时期甘蔗植株叶片中蔗糖代谢酶活性差异分析对不同生长时期甘蔗叶片中的SPS ㊁SS ㊁SAI ㊁NI 酶活性差异进行分析,结果表明在分蘖期㊁拔节期甘蔗叶片中的SAI ㊁NI 转化酶活性显著高于SPS ㊁SS 酶活性(图2),在成熟期甘蔗叶片中SS ㊁SAI ㊁NI 酶活性显著高于SPS 酶活性(图2),分蘖期NI 活性高于SAI ,拔节期和成熟期SAI 活性高于NI ,表明不同生长甘蔗叶片中SPS ㊁SS ㊁SAI ㊁NI 共同调控蔗糖代谢,且蔗糖转化酶SAI ㊁NI 在不同生长时期甘蔗叶片生长发育过程中起重要作用㊂图2㊀甘蔗叶片中四种蔗糖代谢酶活性差异分析Fig.2㊀The activity differences analysis of four sucrose metabolism enzymes in sugarcane leaves2.3㊀不同生长时期甘蔗叶片中糖含量分析分别对分蘖期㊁拔节前期㊁拔节后期㊁成熟期甘蔗叶片中的蔗糖和还原糖含量进行测定,结果表明在甘蔗叶片中,与分蘖期相比,在拔节前期甘蔗茎秆中糖分开始积累时,叶片中蔗糖含量显著降低,表明可能由于茎秆库糖分需求增加而导致叶片中蔗糖快速输出,致使叶片中蔗糖含量降低;而在拔节后期甘蔗叶片中蔗糖含量显著升高,达到最高值,有利于促进茎秆中糖分积累;在成熟期甘蔗茎秆中糖分积累完成后,叶片中蔗糖含量显著降低(见表1)㊂从分蘖期到成熟期甘蔗叶片中还原糖含量变化趋势与蔗糖含量相反,拔节期蔗糖含量下降时还原糖含量上升,蔗糖含量升高时还原糖含量降低,成熟期甘蔗叶片中蔗糖含量下降时还原糖含量上升(见表1)㊂甘蔗叶片中蔗糖与还原糖含量变化趋势正好相反,表明当叶片中蔗糖含量降低时,部分蔗糖被转化为还原糖,用于叶片细胞自身生长发育需要㊂05㊀第45卷,第2期赵婷婷,等:甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性及糖含量动态变化特征分析表1㊀不同生长时期甘蔗叶片中蔗糖和还原糖含量(mg/gFW)Table1㊀The sucrose and reducing sugar contents in leaves of sugarcane plants at different growth stages糖含量Sugar content分蘖期Tillering stage拔节前期Early elongation stage拔节后期Late elongation stage成熟期Maturation stage蔗糖含量Sucrose content17.64ʃ0.08Aa 6.53ʃ0.11Bb20.57ʃ0.28Cc17.86ʃ0.18aADd还原糖含量Reducingsugar content2.1ʃ0.1Aa9.86ʃ0.05Bb 5.45ʃ0.14Cc7.15ʃ0.1Dd2.4㊀甘蔗叶片中糖含量与蔗糖代谢酶活性相关性分析SPS蔗糖磷酸合成酶是甘蔗叶片中蔗糖合成的关键调控酶,对SPS酶活性与叶片中蔗糖含量相关性进行分析,结果表明在分蘖期㊁拔节后期㊁成熟期甘蔗叶片中,SPS酶活性与蔗糖含量呈正相关(r=0.804),进一步分析分蘖期㊁拔节后期㊁成熟期甘蔗叶片中SS㊁SAI㊁NI酶活性与蔗糖含量相关性,结果表明SS酶蔗糖合成活性与蔗糖含量呈负相关(r=-0.986),SAI㊁NI酶活性与蔗糖含量相关性低㊂对分蘖期㊁拔节后期㊁成熟期甘蔗叶片中SPS㊁SS㊁SAI㊁NI酶活性与还原糖含量相关性进行分析表明, SAI和NI酶活性与叶片中还原糖含量呈负相关(r=-0.857,r=-0.998),SPS和SS酶活性与叶片中还原糖含量相关性低㊂3㊀讨论甘蔗作为一种国内外重要的糖料作物,其糖分性状改良一直是甘蔗研究目标与热点㊂经过C14同位素标记分析表明甘蔗叶片中合成的蔗糖直接装载进入韧皮部进行长距离运输至茎秆储藏薄壁细胞中积累,绝大部分没有经过蔗糖水解及重新合成的过程[1]㊂因此甘蔗茎秆中积累的蔗糖量直接受叶片中光合作用蔗糖合成速率及韧皮部中蔗糖输出量的调控㊂已有研究表明甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性高低与甘蔗品种糖含量差异相关[13-14,16-18],本研究主要解析甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性和糖含量动态变化特征及叶片中蔗糖代谢酶活性变化是否响应茎秆中糖分积累进行探讨㊂SPS是植物调控蔗糖合成的关键酶,影响植物中糖分积累及最终产量㊂对6个不同糖含量印度甘蔗品种叶在240 420天的SPS酶活动态分析发现,从240天至360天SPS活性逐渐升高,到420天SPS活性显著下降[19]㊂本研究对甘蔗品种 新台糖22 分蘖期到成熟期叶片中SPS酶活性进行分析表明,从分蘖期到拔节期酶活性升高,成熟期时显著降低,研究结果与Kalwade[19]一致㊂这些研究表明甘蔗源叶中SPS活性高低与库中蔗糖积累呈正相关㊂当库中蔗糖含量升高时,源端蔗糖合成活性也升高,在甘蔗生长后期,蔗糖积累完成后,源叶中SPS活性显著降低㊂这表明叶片中SPS酶活性变化响应茎秆中糖分积累,是 源-库 间糖分输出与积累调控的关键靶点,进一步揭示甘蔗叶片中调控SPS的分子作用网络,挖掘调控甘蔗糖分积累的关键因子,有利于促进甘蔗糖分性状改良㊂Kalwade[19]研究表明不同印度甘蔗品种叶片中SS酶活性变化趋势与SPS酶活性趋势一致,随着甘蔗茎秆中糖分积累SS酶活性逐渐升高,在茎秆中糖分积累完成后SS酶活性显著下降,并提出叶片中SPS和SS 共同调控甘蔗茎秆中糖分积累㊂而在本研究中不同生长时期 新台糖22 甘蔗叶片中SS酶活性变化与SPS 酶活性变化趋势不一致,表明甘蔗叶片中SS酶活性变化调控机制与叶片自身的生长发育进程更为密切㊂已有研究表明,不同甘蔗品种叶片中转化酶活性,随着茎秆中糖分积累及甘蔗的成熟转化酶活性逐渐降低[13,19],本研究中 新台糖22 甘蔗叶片中SAI和NI活性也是随着甘蔗生长及成熟逐渐降低,成熟期叶片中SAI㊁NI酶活性最低㊂进一步对不同生长时期中甘蔗叶片中的SPS㊁SS㊁SAI㊁NI酶活性差异进行比较分析,发现在甘蔗叶片中SAI㊁NI蔗糖转化酶活性高于SPS㊁SS酶活性,表明甘蔗叶片中SAI和NI参与调控甘蔗叶片生长发育,甘蔗生长早期活性高有利于己糖的快速利用,成熟期活性低有利于促进甘蔗茎秆中糖分1525中国糖料2023积累㊂对甘蔗叶片中的糖含量变化特征进行分析表明,叶片中蔗糖含量响应茎秆中糖分积累信号,叶片中蔗糖合成受茎秆中糖分积累的反馈调节㊂同时研究表明在分蘖期㊁拔节后期㊁成熟期甘蔗叶片中:SPS活性变化与蔗糖含量变化呈正相关,表明SPS直接调控叶片中蔗糖含量;SS蔗糖合成酶活性与叶片中蔗糖含量负相关,可能与SS多参与调控植物中多糖合成有关[7];SAI和NI水解蔗糖产生还原糖,而SAI和NI酶活性变化与还原糖含量呈负相关,表明SAI和NI水解产生的己糖被叶细胞大量吸收利用㊂目前对重要作物如水稻㊁玉米㊁小麦等的蔗糖代谢酶相关研究,无论是从基因水平还是酶学活性调控等方面的研究已经较为深入,而对甘蔗中蔗糖代谢酶相关家族成员的研究,无论是基因功能㊁转录水平还是蛋白水平的调控研究相对滞后㊂今后甘蔗的优良品种选育尤其在糖分改良方面,如果想从常规育种进入分子设计育种或生物育种,必需解析甘蔗品质性状改良的关键基因和蛋白作用网络才能促进甘蔗品种的更新迭代,进一步解析甘蔗中SPS调控机制并挖掘调控SPS关键作用因子,势必促进甘蔗的糖分性状改良,从根本上进一步提升甘蔗品质㊂4 结论甘蔗叶片中SPS活性和蔗糖含量响应茎秆中蔗糖积累信号,在茎秆中糖分快速积累时期叶片中蔗糖磷酸合成酶活性和蔗糖含量达到峰值,蔗糖磷酸合成酶是甘蔗 源-库 间蔗糖合成与积累调控关键靶点;叶片中SS㊁SAI㊁NI活性变化响应叶片自身生长发育需要,调控甘蔗整个生长发育进程㊂参考文献1HARRT C E KORTSCHAK H H P.Sugar gradients and translocation of sucrose in detached blades of sugarcane J .Plant Physiology 1964393460-474.2RUAN Y L.Sucrose metabolism Gateway to diverse carbon use and sugar signaling J .Annual Review of Plant Biology 201465133-67.3SCHMLZER K GUTMANN A DIRICKS M et al.Sucrose synthase A unique glycosyltransferase for biocatalytic glycosylation process development J .Biotechnology Advances 201634288-111.4BAXTER C J FOYER C H TURNER J et al.Elevated sucrose-phosphate synthase activity in transgenic tobacco sustains photosynthesis in older leaves and alters development J .Journal of Experimental Botany 2003543891813-1820. 5CHEN S HAJIREZAEI M PEISKER M et al.Decreased sucrose-6-phosphate phosphatase level in transgenic tobacco inhibits photosynthesis alters carbohydrate partitioning and reduces growth J .Planta 20052214479-492.6VOLKERT K DEBAST S VOLL L M et al.Loss of the two major leaf isoforms of sucrose-phosphate synthase in Arabidopsis thaliana limits sucrose synthesis and nocturnal starch degradation but does not alter carbon partitioning during photosynthesis J .Journal of Experimental Botany 201465185217-5229.7STEIN O GRANOT D.An overview of sucrose synthases in plants J .Frontiers in Plant Science 2019101-14.8雷美华叶冰莹张华等.植物蔗糖合成酶的研究现状 J .亚热带农业研究200734309-312.9秦翠鲜桂意云陈忠良等.植物蔗糖合成酶基因研究进展 J .分子植物育种201816123907-3914.10RUAN Y L JIN Y YANG Y J et al.Sugar Input metabolism and signaling mediated by invertase roles in development yield potential and response to drought and heat J .Molecular Plant 201036942-955.11MCCORMICK A J WATT D A CRAMER M D.Supply and demand sink regulation of sugar accumulation in sugarcane J .Journal of Experimental Botany 2009602357-364.12MCCORMICK A J CRAMER M D WATT D A.Changes in Photosynthetic Rates and Gene Expression of Leaves during a Source Sink Perturbation in Sugarcane J .Annals of Botany 2007101189-102.13ZHU Y J KOMOR E MOORE P H.Sucrose accumulation in the sugarcane stem is regulated by the difference between the activities of soluble acid invertase and sucrose phosphate synthase J .Plant Physiology 199********-616.14VAN HANDEL E.Direct microdetermination of sucrose J .Anal Biochem 1968222280-283.15王俊刚张树珍杨本鹏等.35-二硝基水杨酸 DNS 法测定甘蔗茎节总糖和还原糖含量 J .甘蔗糖业20085 45-49.35㊀第45卷,第2期赵婷婷,等:甘蔗叶片中蔗糖代谢酶活性及糖含量动态变化特征分析16牛俊奇黄静丽赵文慧等.甘蔗工艺成熟期SS和SPS酶活性与糖分积累的相关性研究 J .生物技术通报201531 9105-110.17牛俊奇苗小荣王道波等.高㊁低糖甘蔗品种伸长期糖分积累特征及代谢相关酶活性分析 J .江苏农业学报2019 353537-543.18VERMA A K UPADHYAY S K VERMA P C et al.Functional analysis of sucrose phosphate synthase SPS and sucrose synthase SS in sugarcane Saccharum cultivars J .Plant Biology 2011132325-332.19KALWADE S B DEVARUMATH R M.Functional analysis of the potential enzymes involved in sugar modulation in high and low sugarcane cultivars J .Applied biochemistry and biotechnology 201417241982-1998.The Change Characteristic Analysis of Enzymes for Sucrose Metabolism Activity andSugar Contents in Sugarcane Leaves ZHAO Tingting,YANG Benpeng,WANG Jungang,GAN Yimei,ZHANG Shuzhen (Key Laboratory of Biology and Genetic Resources of Tropical Crops,Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences/Key Laboratory for Biology and Genetic Resources of Tropical Crops of Hainan Province,Hainan Institute for Tropical Agricultural Resources/Sugarcane Research Center of Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,Ministry ㊀㊀㊀of Agriculture,Haikou571101)Abstract:To analyze the changing features of sucrose metabolism enzymes and sugar contents in sugarcane leaves at different growth stages and clarify the source-sink sugar accumulation mechanism in sugarcane,the activities of sucrose phosphate synthase(SPS),sucrose synthase(SS),soluble acidic invertase(SAI)and neutral invertase(NI)and sugar contents in mature leaves from ROC22 sugarcane plants at tillering, elongation and mature growth stages were measured with colorimetric methods.The results showed that the sucrose synthesis activity of SPS were increased from10.3μmol/(gFW㊃h)to14.6μmol/(gFW㊃h)in leaves of sugarcane plants from tillering stage to elongation stage and reached the maximum at the sucrose rapid accumulation stage.The SPS activity in sugarcane leaves was decreased greatly to5.3μmol/(gFW㊃h)in plants at maturation stage.The sucrose synthesis activities of SS in sugarcane leaves were decreased from 14.0μmol/(gFW㊃h)to9.1μmol/(gFW㊃h)the plants at the sugar accumulation growth stage.The activities of SAI and NI ranged from26.0to30.2μmol/(gFW㊃h)in sugarcane plants at tillering growth stage and decreased to13.9~16.4μmol/(gFW㊃h)at mature stage.The sucrose content reached the highest of 20.57mg/gFW in sugarcane leaves from plants at sugar accumulation elongation growth stage.The reducing sugar content was2.1mg/gFW in leaves at tillering growth stage and increased to5.45mg/gFW and 7.15mg/gFW at elongation and maturation growth stages,respectively.The SPS activity changes were positive correlation with sucrose content changes in leaves of sugarcane plants.It indicated that SPS directly regulated the sucrose content in sugarcane leaves.These results showed that the SPS activity and sucrose content in sugarcane leaves actively responded to the sugar accumulation signals in sugarcane stalks.It indicates that SPS in sugarcane leaves is the key regulation target during source-sink sugar synthesis and accumulation.The SPS activity and sucrose content in sugarcane leaves reaches the maximum during sugar rapid accumulation in sugarcane stalks. Further clarifying the molecular network regulating SPS activity in sugarcane leaves will provide theoretical basis for improvement of sugar content in sugarcane.Key words:sugarcane;sucrose metabolism;sucrose metabolism enzyme;sugar content。
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。
蔗糖合成酶、酸性转化酶、碱性转化酶活力活力的测定
实验四蔗糖合成酶、酸性转化酶、碱性转化酶活力活力的测定参考一、实验意义和目的 (2)二、实验原理 (2)三、材料、设备与试剂 (3)四、实验步骤 (3)1.蔗糖合成酶活性测定实验 (3)2.转化酶活性测定 (4)五、实验结果与分析 (4)1.蔗糖合成酶活性测定.................................................................... 错误!未定义书签。
2.转化酶活性测定............................................................................ 错误!未定义书签。
六、误差分析........................................................................................... 错误!未定义书签。
一、实验意义和目的蔗糖作为植物体内主要的光合产物和运输物质，其代谢强弱对许多生理活动都会产生显著影响。
蔗糖合成酶(SuSy)是植物进行蔗糖代谢的关键酶之一,与植物细胞组织和骨架的构建、植株的生长发育和果实的成熟以及植物对逆境胁迫的响应等方面密切相关，在植物的生长发育和代谢活动中具有重要作用。
转化酶也是催化蔗糖降解的重要酶类，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，还是控制淀粉合成的关键酶，测定转化酶活性对了解光合产物的贮存、转运及累积都有重要意义。
通过本实验要掌握三种酶的作用、酶活力测定的原理和方法、学习酶活力的计算方法，了解糖类水解。
二、实验原理1.蔗糖合成酶催化蔗糖的水解反应：蔗糖+UDP 果糖+UDPG。
2.转化酶催化蔗糖的水解反应：蔗糖+H2O—►葡萄糖+果糖。
根据催化反应所需的最适PH,可将转化酶分为两种：一种称为酸性转化酶，主要分布在液泡和细胞壁中，另一类转化酶称为碱性或中性转化酶，主要分布在细胞质中。
高中生物《植物生命活动的调节》练习题(附答案解析)
高中生物《植物生命活动的调节》练习题(附答案解析)学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．细胞溶胶是细胞与外界环境、细胞质与细胞核及细胞器之间物质运输、能量交换和信息传递的重要介质，其主要成分是（）A．水B．无机盐C．葡萄糖D．蛋白质2．在西瓜培育过程中发现，瓜膨大一侧往往种子发育良好﹐反之种子发育不良，因而长成歪瓜。
对该现象最合理的解释是（）A．种子发育良好的一侧生长素多B．种子发育不良的一侧赤霉素多C．种子发育良好的一侧生长素少D．种子发育不良的一侧赤霉素3．某同学想提取生长素以进行相关研究，下列适合提取生长素的实验材料是（）A．柳树幼嫩的芽B．洋葱根尖成熟区C．黄色的柑橘果皮D．粮仓中储存的稻谷种子4．下列属于植物生长素生理作用的是（）A．促进细胞分裂B．促进扦插枝条生根C．促进茎叶脱落D．促进果实成熟5．植物通过春化作用接受低温影响的部位是（）A．根尖B．茎尖生长点C．幼叶D．成熟叶6．关于植物激素的叙述，错误的是（）A．乙烯在植物体的各个部位都能合成，其主要作用是促进果实发育B．赤霉素与脱落酸在种子萌发的过程中起拮抗作用C．植物的生长发育是多种激素相互作用共同调节的结果D．棉花栽培过程中去除顶芽可促进侧芽生长，提高棉花产量7．在生物体内，下列生理活动能够双向进行的是①毛细血管壁处水分子的扩散②生长素在枝条中的极性运输③肝细胞中糖原与葡萄糖的转化④反射弧中兴奋在神经纤维上的传导A．①②B．③④C．①③D．②④8．多种环境因素都能参与植物生命活动的调节。
下列有关叙述错误．．的是（）A．光作为一种信号，影响并调控植物的生长、发育的全过程B．受到光照射时，被激活的光敏色素直接进入细胞核影响基因的表达C．温度主要通过影响酶的活性进而影响植物代谢，从而调节植物生命活动D．植物根冠中的平衡石细胞能够感受重力，使水平放置的植物根向地生长9．如图是科学家研究不同浓度生长素对植物不同器官的作用所得到的结果。
生物化学试题及标准答案
生物化学试题及标准答案一、选择题1．生物氧化的底物是：A、无机离子B、蛋白质C、核酸D、小分子有机物2．除了哪一种化合物外，下列化合物都含有高能键？A、磷酸烯醇式丙酮酸B、磷酸肌酸C、ADPD、G-6-PE、1,3-二磷酸甘油酸3．下列哪一种氧化还原体系的氧化还原电位最大？A、延胡羧酸→丙酮酸B、CoQ(氧化型) →CoQ(还原型)C、Cyta Fe2+→Cyta Fe3+D、Cytb Fe3+→Cytb Fe2+E、NAD+→NADH 4．呼吸链的电子传递体中，有一组分不是蛋白质而是脂质，这就是：A、NAD+B、FMNC、FE、SD、CoQE、Cyt5．2,4－二硝基苯酚抑制细胞的功能,可能是由于阻断下列哪一种生化作用而引起?A、NADH脱氢酶的作用B、电子传递过程C、氧化磷酸化D、三羧酸循环E、以上都不是6．当电子通过呼吸链传递给氧被CN-抑制后，这时偶联磷酸化：A、在部位1进行B、在部位2 进行C、部位1、2仍可进行D、在部位1、2、3都可进行E、在部位1、2、3都不能进行，呼吸链中断7．呼吸链的各细胞色素在电子传递中的排列顺序是：A、c1→b→c→aa3→O2B、c→c1→b→aa3→O2C、c1→c→b→aa3→O2D、b→c1→c→aa3→O28．在呼吸链中，将复合物I、复合物II与细胞色素系统连接起来的物质是什么？A、FMNB、Fe·S蛋白C、CoQD、Cytb9．下述那种物质专一的抑制F0因子？A、鱼藤酮B、抗霉素AC、寡霉素D、苍术苷10．下列各类酶中，不属于植物线粒体电子传递系统的为：A、内膜外侧NADH：泛醌氧化还原酶B、内膜内侧对鱼藤酮不敏感NADH脱氢酶C、抗氰的末端氧化酶D、a－磷酸甘油脱氢酶11．下列呼吸链组分中，属于外周蛋白的是：A、NADH脱氢酶B、辅酶QC、细胞色素cD、细胞色素a- a312．下列哪种物质抑制呼吸链的电子由NADH向辅酶Q的传递：A、抗霉素AB、鱼藤酮C、一氧化碳D、硫化氢13．下列哪个部位不是偶联部位：A、FMN→CoQB、NADH→FMAC、b→cD、a1a3→O214．A TP的合成部位是：A、OSCPB、F1因子C、F0因子D、任意部位15．目前公认的氧化磷酸化理论是：A、化学偶联假说B、构象偶联假说C、化学渗透假说D、中间产物学说16．下列代谢物中氧化时脱下的电子进入FADH2电子传递链的是：A、丙酮酸B、苹果酸C、异柠檬酸D、磷酸甘油17．下列呼吸链组分中氧化还原电位最高的是：A、FMNB、CytbC、CytcD、Cytc118．A TP含有几个高能键：A、1个B、2个C、3个D、4个19．证明化学渗透学说的实验是：A、氧化磷酸化重组B、细胞融合C、冰冻蚀刻D、同位素标记20．A TP从线粒体向外运输的方式是：A、简单扩散B、促进扩散C、主动运输D、外排作用二、填空题1．生物氧化是在细胞中，同时产生的过程。
植物组织培养和动物细胞培养中的碳源
浅谈植物组织培养和动物细胞培养中的碳源植物组织培养和动物细胞培养中的碳源比较，植物组织培养使用蔗糖，而动物细胞培养使用葡萄糖。
植物组织培养动物细胞培养碳源蔗糖葡萄糖糖类是影响植物组织培养成功与否的关键之一。
迄今为止，已用于植物组织培养的糖类有50多种。
在植物体细胞组织培养中，蔗糖一直作为标准碳源。
蔗糖，自然界分布最广的非还原性二糖，分子式c12h22o11，存在于许多植物中，以甘蔗和甜莱中含量最高，因此得名。
纯净的蔗糖是无色晶体易溶于水，比葡萄糖、麦芽糖甜，但不如果糖甜。
蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合失去一分子水而成，葡萄糖分子中的醛基和果糖分子中的酮基都被破环，因此没有还原性，属非还原性二糖。
蔗糖在酸或蔗糖酶的作用下，水解生成等量的葡萄糖和果糖。
因此其水解产物有还原性。
目前，在植物组织培养中应用的培养基一般由无机营养物、碳源、生长调节物质（主要是细胞分裂素和生长素，前者在脱分化时起主导作用，后者在再分化时起主导作用。
）、有机附加物5类物质组成。
碳源主要用2～4%蔗糖（也有的用葡萄糖、果糖），有以下原因：1.蔗糖除供能之外，还能诱导愈伤组织的再分化。
2.培养基高温灭菌时，蔗糖更稳定，葡萄糖比蔗糖容易碳化。
3.植物细胞不仅可以吸收蔗糖（或许由于受到“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验的影响，有的老师或同学会认为植物细胞是不会吸收蔗糖的，而实际上植物细胞是可以吸收并利用蔗糖的，只是由于植物吸收蔗糖的速度很慢，故不会影响该实验的观察），而且由于细胞中含有蔗糖转化酶，所以也可以利用蔗糖，而蔗糖又比葡萄糖便宜。
4.植物组织培养大部分是应用到工业上，所以用蔗糖的比较多，以减少成本投入。
5.同样作为碳源物质为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。
因为配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，所以，若采用葡萄糖作为碳源，由于渗透作用易使植物细胞脱水而生长不良。
蔗糖代谢相关酶与果实糖代谢
蔗糖代谢相关酶与果实糖代谢作者：郭艳利杨肖芳蒋黎秦巧平来源：《现代园艺》2012年第09期摘要：蔗糖是高等植物光合作用的产物，蔗糖代谢是糖积累的重要环节，蔗糖相关酶——转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶对果实中糖分的代谢起着关键作用，近些年来，有关蔗糖相关酶在果实中的作用的研究已成为热点，本文介绍了果实中糖的运输，转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶与果实糖代谢的关系，以期为相关研究提供参考。
关键词：转化酶；蔗糖合成酶；蔗糖磷酸合成酶；糖代谢；果实葡萄糖、果糖和蔗糖是果实中主要的糖，它的含量对果实品质起着重要作用，不仅决定着果实的甜度与风味，而且是果实其它重要品质成分和风味物质如维生素、芳香物质和色素等合成的基础原料，因此，糖积累是果实品质形成的关键。
深入了解糖的积累和代谢机制，可为提高果实品质提供理论依据[1,2]。
近些年，国内外学者对果实中糖积累和代谢进行了大量的研究，为调控果实品质提供了参考。
1 果实中糖的运输大部分果树的光合产物以蔗糖为主要形态，通过韧皮部运输进入果实，参与果实生长发育物质的代谢与积累：叶绿体光合同化二氧化碳生成磷酸丙糖，由磷酸丙糖转运蛋白介导到叶肉细胞的胞质中，合成蔗糖后经短距离运输到韧皮部并装载入韧皮部，经筛管长距离运输后从韧皮部卸出，最后由韧皮部后运输进入果实代谢和贮藏[3，4]。
这一过程非常复杂，每一步都相互关联、相互协调。
另有一些木本蔷薇科果树，如苹果、樱桃、桃、枇杷和梨等，叶片光合产物是以山梨醇为主要形态，通过韧皮部运输进入果实。
众多研究表明：蔗糖、山梨醇、己糖等穿越质膜或液泡膜时需要各自的运输蛋白，如蔗糖运输蛋白、山梨醇运输蛋白、己糖运输蛋白等。
糖运入果实的速率（或总量）并不取决于叶子的输出能力，而取决于果实自身，研究表明，果实中糖载体的跨膜运输能力是决定果实含糖量高低的重要因素之一。
Ruan等（1997）[5]对成熟果实中己糖含量不同的2个番茄品种的研究发现，果实含糖量差异不是由叶子输出糖的速率（或总量）决定，而是由品种特有的果实中己糖运输能力所决定，高糖含量品种果实中的己糖运输载体的跨膜运输能力远高于低糖品种。
5__糖代谢复习题
第五章糖代谢复习题一、解释下列名词糖酵解：糖酵解是酶将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随ATP生成的过程。
是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径。
三羧酸循环：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧形成乙酰CoA（三羧酸循环在线粒体基质中进行）。
磷酸戊糖途径：在组织中添加酵解抑制剂碘乙酸（抑制3-P-甘油醛脱氢酶）或氟化物（抑制烯醇化酶）等，葡萄糖仍可被消耗；并且C1更容易氧化成CO2；发现了6-P-葡萄糖脱氢酶和6-P-葡萄糖酸脱氢酶及NADP+；发现了五碳糖、六碳糖和七碳糖；说明葡萄糖还有其他代谢途径乙醇发酵：由葡萄糖转变为乙醇的过程称为酒精发酵。
乳酸发酵：动物在激烈运动时或由于呼吸、循环系统障碍而发生供氧不足时。
生长在厌氧或相对厌氧条件下的许多细菌。
葡萄糖+2Pi+2ADP 无氧条件 2乳酸+2ATP+2H2O葡萄糖异生作用：由丙酮酸、草酰乙酸、乳酸等非糖物质转变成葡萄糖的过程称为糖异生。
1、克服糖酵解的三步不可逆反应。
2、糖酵解在细胞液中进行，糖异生则分别在线粒体和细胞液中进行。
糊精：淀粉在唾液α-淀粉酶的催化下生成糊精，葡萄糖和麦芽糖。
极限糊精：极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基激酶与酯酶：R酶：脱支酶D酶:糖苷转移酶Q酶:分支酶α-淀粉酶: α-淀粉酶是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的α-1，4 糖苷键。
β-淀粉酶:是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷键，从淀粉分子非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，每次水解出一个麦芽糖分子。
回补反应:可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充称为回补反应.巴斯德效应:底物水平磷酸化:高能磷酸化合物在酶的作用下将高能磷酸基团转移给ADP合成ATP的过程。
二、问答题1．何谓糖酵解？发生部位？什么是三羧酸循环?它对于生物体有何重要意义?为什么说三羧酸循环是糖、脂和蛋白质三大物质代谢的共同通路？糖酵解是酶将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随ATP生成的过程。
异源表达番茄蔗糖磷酸合成酶基因SlSPS促进拟南芥株型增大研究
河北农业大学学报 JOURNAL OF HEBEI AGRICULTURAL UNIVERSITY
Vol.44 No.3 May.2 0 2 1
文章编号：1000-1573(2021)03-0034-07
DOI：10.13320/ki.jauh.2021.0044
干旱促进水稻中 SPS 活性增加［17］。高盐处理下的 玉米秧苗的 SPS 活性增加［18］。本研究将番茄中的 1 个 SlSPS 基因转化拟南芥进行异源过量表达，并 对转基因的拟南芥进行表型观察发现，揭示 SlSPS 基因影响植物生长发育和蔗糖积累的生物学功能， 对番茄的产量和品质改良及其生产应用提供理论 依据。
研究发现，植物内不同的 SPS 家族基因的表达 特性不同，所发挥的功能也存在着共性和差异性。 反义表达 CmSPS1 的转基因甜瓜蔗糖含量下降、果 实变小［12］；转菠菜 SPS 基因的棉花表现出更高的 蔗糖 / 淀粉比率，棉花纤维细胞次生壁增厚，品质 提高［13］；转玉米 SPS 基因的马铃薯叶片 SPS 活性 提高，叶片抗衰老，产量增加、蔗糖含量提高［14］。 南极发草在南极夏天长白昼的环境下，SPS 活性极 高，蔗糖超量积累从而适应极端寒冷气候［15］。低 温处理下猕猴桃果实的 SPS 基因转录水平提高［16］。
异源表达番茄蔗糖磷酸合成酶基因 SlSPS
促进拟南芥株型增大研究
刘雅慧，朱龙英，杨学东，朱为民，张 辉，张迎迎
（上海市农业科学院 园艺研究所 / 上海市设施园艺技术重点实验室，上海 201403）
摘要：为了探究番茄 SlSPS 基因的功能，通过克隆番茄中 SlSPS 基因，构建过表达载体并在拟南芥中进行遗传转化，
SlSPS 基 因 过 表 达 载 体 pCAMBIA1300-35SSlSPS 转入农杆菌 GV3101 后，通过蘸花法转化拟
植物组织培养中蔗糖的作用
植物组织培养中蔗糖的作⽤提供能量。
离体培养中的植物体是不能（或者很少）进⾏光合作⽤的，也就是不能⾃养。
必须有外来的能量供给细胞⽣长、分裂和分化，培养基中的蔗糖就是为细胞和组织提供能量的。
其实不只可以是蔗糖，也可以是葡萄糖和果糖。
因为蔗糖是组织培养中最常⽤的碳源，在植物组织培养中，糖的⽤量不仅影响着培养物的⽣长速度和⽣长量，还影响其代谢⽔平，次⽣代谢物的合成，以及细胞的形态和发⽣，是影响植物组织培养成功与否的关键之⼀。
有的学⽣会进⼀步问：蔗糖⼜进⼊不了植物细胞，这在质壁分离时学过。
这不⽭盾了吗？组织培养中蔗糖是以被动扩散的形式进⼊细胞。
在质壁分离时蔗糖是要进⼊细胞的，但其速度是⽆法与单位时间⽔分的移动相⽐的。
有的学⽣还会问：为什么不⽤葡萄糖，多直接？蔗糖⽐葡萄糖便宜。
植物体内有蔗糖转化酶，可以吸收和利⽤蔗糖。
⽽且转化酶在⾼等植物蔗糖代谢中起着关键的作⽤.研究表明,转化酶参与植物的⽣长、器官建成、糖分运输、韧⽪部卸载及调节库组织糖分构成及⽔平.近年来关于该酶的⽣化特性、基因表达与调控以及结构与功能等的研究取得了重要进展.蔗糖转化酶在⾼等植物蔗糖代谢中起着关键的作⽤.研究表明,转化酶参与植物的⽣长、器官建成、糖分运输、韧⽪部卸载及调节库组织糖分构成及⽔平.近年来关于该酶的⽣化特性、基因表达与调控以及结构与功能等的研究取得了重要进展.植物体内有蔗糖转化酶，可以吸收和利⽤蔗糖；蔗糖⼜⽐葡萄糖便宜，何乐⽽不为呢？蔗糖作为碳源，主要有两个⽅⾯的原因：（1）同样作为碳源为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。
配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，因此若采⽤葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱⽔⽽⽣长不良。
同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定。
（2）植物组织培养过程中，要时刻注意防⽌培养基受到微⽣物的污染。
微⽣物⽣长所需的碳源最常⽤的是葡萄糖，⼀般很少利⽤蔗糖。
植物蔗糖合成的分子机制
植物蔗糖合成的分子机制
植物蔗糖合成是一种以磷酸链来分子催化的、利用糖原的过程。
当糖
原在细胞质中受到磷酸化（使其获得一个或多个磷酸基）之后，它便可以
进行蔗糖合成，把糖原分子分解成蔗糖（乙醇醛）。
糖原作为糖原醛酸磷酸酶（PEP）的底物，受到磷酸化后，会结合在PEP上，形成糖-磷酸酯（G-P）。
这一步可以分解为两个步骤：
1.糖原醛酸被磷酸化，结合到磷酸二酯酶（PEP）上，形成G-P。
2.糖原磷酸酯被过氧化脱氢酶（PDH）水解，释放磷酸，形成蔗糖和
磷酸。
此外，植物蔗糖合成还需要一种叫做蔗糖合成酶的酶，它的功能是将
蔗糖水解成乙醇醛。
与此同时，乙醇醛会经过糖原磷酸酯羧化酶（PEPCK）的催化过程，转变成糖原。
最后，糖原经过磷酸化，还原至糖原，终止了蔗糖合成过程。
总之，
植物蔗糖合成的分子机制是一系列催化反应，由糖原醛酸被磷酸化，水解
蔗糖，蔗糖合成酶水解蔗糖，蔗糖羧化酶将蔗糖转化为糖原，糖原醛酸磷
酸酶将糖原转变为植物蔗糖的过程。
蔗糖代谢相关酶与果实糖代谢
２０１２年 第 ９期
现代 园艺
己糖 主要 用于代谢，而在转熟 之后 ，己糖主要 用于积 累 。
转化酶参与植物的生长、器官建成 、调节韧皮部糖 的卸载 、糖分运输 及调节库组织 糖的浓度 中发挥重要 的作 用 。研究表 明，转化酶的活性与果实 中蔗糖 的含量 呈 负相关 ，随 着果实发育的变化 而变化。例如甜瓜成熟 过 程 中 ，在花后 ２５～３０天之前 ，果 实 中蔗糖含 量很低 ， 之后蔗糖含量迅速上升 ，到成熟时达到最大值 ，总体呈 上升的趋势 ，而转化酶活性的变化恰恰相反 ，总体呈下 降趋 势 。苹果 、菠 萝、梨 、杨梅等【。噪 实 中也有类似现象 。 ４ 蔗糖合成酶与糖代谢
糖类物质在植物 中的运转 、积累、代谢等方面 的研究一
直是研究 的热点 问题 ，糖代谢相关酶 的研究 已经深入
到 了分子水平和蛋 白质 。高等植物 的糖代谢是一个复
杂 的过程 。尽管对相关 的酶在蔗糖积 累过程 中的变化
已研究得 比较清 晰 ，但对它们相互 间的信号传递 ，以及
信号 网络系统 中各 通路的信号响应还不 是十分清 楚 。
山梨醇 、己糖等穿越质膜或液泡膜 时需要各 自的运输 果实 中糖的积累、运输和转化起 着重要 的作用 ，主要包
蛋 白 ，如蔗糖运输 蛋 白、山梨醇运 输蛋 白、己糖 运输蛋 括转化酶 、蔗糖合成酶 、蔗糖磷酸合成 酶。
白等 。糖运入果实 的速率（或总量 ）并不取决 于叶子 的 ３ 转化酶与糖代谢
现代 园艺
２０１２年第 ９期
蔗糖代谢相关酶与果实游代谢
郭艳利 杨 肖芳 蒋 黎 秦巧平 （１浙江农林大学农业 与食 品科学学院 ，浙江临安 ３１１３００；２浙江省农业科学院园艺研究 所 ）
植物生理学习题6
(一)填空1．根据运输距离的长短，可将高等植物体内的运输可分为距离运输和距离运输。
（短，长）2．一般认为，胞间连丝有三种状态：(1) 态，(2) 态，(3) 态。
一般地说，细胞间的胞间连丝多、孔径大，存在的浓度梯度大，则于共质体的运输。
（正常，开放，封闭，有利）3．物质进出质膜的方式有三种：(1)顺浓度梯度的转运，(2)逆浓度梯度的转运，(3)依赖于膜运动的转运。
(被动，主动，膜动) 4．以小囊泡方式进出质膜的膜动转运包括，和三种形式。
(内吞，外排，出胞)5．一个典型的维管束可由四部分组成：(1)以导管为中心，富有纤维组织的，(2)以筛管为中心，周围有薄壁组织伴联的，(3)穿插木质部和韧皮部间及四周的多种，(4)包围木质部和韧皮部。
(木质部，韧皮部，细胞，维管束鞘)6．目前测定韧皮部运输速度的常用的方法有两种。
一种是利用作为示踪物，用显微注射技术将这种分子直接注入筛管分子内，追踪这种分子在筛管中的运输状况，根据单位时间中此分子的移动距离来计算运输速度。
另一种是同位素示踪技术，常用的同位素是。
将它的化合物饲喂叶片，然后追踪化合物在筛管中的运输状况、运输速度，用这种技术还可研究同化物的分配动态。
(染料分子，放射性，14C）8．筛管中糖的主要运输形式是糖和糖。
(寡聚糖（棉子糖、水苏糖、毛蕊花糖等），蔗糖)9．光合同化物在韧皮部的装载要经过三个区域：即（1）光合同化物区，指能进行光合作用的叶肉细胞；（2）同化物区，指小叶脉末端的韧皮部的薄壁细胞；（3）同化物区，指叶脉中的SE-CC。
（生产，累积，输出，）10．质外体装载是指细胞输出的蔗糖先进入质外体，然后通过位于SE-CC复合体质膜上的蔗糖载体蔗糖浓度梯度进入伴胞，最后进入筛管的过程。
共质体装载途径是指细胞输出的蔗糖通过胞间连丝浓度梯度进入伴胞或中间细胞，最后进入筛管的过程。
（光合，逆浓度，光合，顺蔗糖浓度）11．韧皮部卸出的途径有两条：一条是途径，另一条是途径。
拟南芥 CWINV1启动子 GUS 表达载体构建及转基因植株的鉴定
拟南芥 CWINV1启动子 GUS 表达载体构建及转基因植株的鉴定程姣;黄弈;任春梅【摘要】CWINV 是编码细胞壁蔗糖转化酶的基因。
为深入探讨 CWINV 基因的表达调控机理，构建了拟南芥 CW-INV1基因启动子的 GUS 融合表达载体并转入拟南芥，获得了转基因植株。
GUS 染色的结果进一步验证了重组表达载体的正确性和实用性。
%CWINV gene encoding the cell wall invertase.CWINV play an important role in plant growth and development, especially blooming,fruit setting,seed formation and other reproductive development period.But its function has not been e-lucidated in detail.In order to further exploring the mechanism of CWINV gene expression and regulation,the plant expres-sion vectors of CWINV1 gene promoter was constructed with GUS fused report genes,and then transformed into Arabidopsis, transgenic plants were obtained.GUS staining results further verifies the correctness and practicability of the recombinant expression vector.【期刊名称】《作物研究》【年(卷),期】2016(030)003【总页数】4页(P237-240)【关键词】拟南芥;CWINV1;载体构建;GUS 染色【作者】程姣;黄弈;任春梅【作者单位】湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128;湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128;湖南农业大学生物科学技术学院，长沙 410128; 作物基因工程湖南省重点实验室，长沙 410128【正文语种】中文【中图分类】Q78蔗糖转化酶是一种最常见的酶，存在于酵母、细菌和植物中，在植物中能够不可逆地催化蔗糖的水解反应，生成葡萄糖和果糖，因此，蔗糖转化酶在高等植物蔗糖代谢中起着关键的作用。
蔗糖酶的作用
蔗糖酶又称“转化酶”，糖苷酶之一，可特异地催化非还原糖中的β-D-呋喃果糖苷键水解，且具有相对专一性。
因此，不仅能催化蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，催化棉子糖水解，生成密二糖和果糖，同时，还还具有以下作用。
1、蔗糖在蔗糖酶的催化下，可水解为D-葡萄糖和D-果糖两种还原糖。
2、在植物的运输贮藏、碳水化合物代谢中发挥主要作用并在渗透调节、抗逆性生长繁殖、以及信号传导方面也发挥着重要的作用。
3、能把淀粉从非还原性未端水介a-1.4葡萄糖苷键产生葡萄糖，也能缓慢水解a-1. 6葡萄糖苷键，转化为葡萄糖。
同时也能水解糊精，糖原的非还原末端释放β-D-葡萄糖。
4、还用于以葡萄糖作发酵培养基的各种抗生素、有机酸、氨基酸、维生素的发酵;本品还大量用于生产各种规格的葡萄糖。
总之，凡对淀粉、糊精必需进行酶水解的工业上，都可适用。
以上就是为大家整理蔗糖酶有关作用的一些简单介绍，希望对大家进一步的
了解有所帮助。
生物化学试题库(试题库 答案及解析)
生物化学试题库及其答案——糖类化学一、填空题1。
纤维素是由________________组成，它们之间通过________________糖苷键相连。
2.常用定量测定还原糖的试剂为________________试剂和________________试剂。
3.人血液中含量最丰富的糖是________________,肝脏中含量最丰富的糖是________________,肌肉中含量最丰富的糖是________________.4。
乳糖是由一分子________________和一分子________________组成，它们之间通过________________糖苷键相连。
5.鉴别糖的普通方法为________________试验。
6。
蛋白聚糖是由________________和________________共价结合形成的复合物.7。
糖苷是指糖的________________和醇、酚等化合物失水而形成的缩醛（或缩酮)等形式的化合物。
8.判断一个糖的D—型和L—型是以________________碳原子上羟基的位置作依据.9。
多糖的构象大致可分为________________、________________、________________和________________四种类型,决定其构象的主要因素是________________。
二、是非题1.[ ］果糖是左旋的，因此它属于L-构型。
2.［ ]从热力学上讲，葡萄糖的船式构象比椅式构象更稳定。
3.[ ]糖原、淀粉和纤维素分子中都有一个还原端,所以它们都有还原性. 4。
[ ]同一种单糖的α—型和β—型是对映体。
5.［ ]糖的变旋现象是指糖溶液放置后,旋光方向从右旋变成左旋或从左旋变成右旋.6.[ ］D-葡萄糖的对映体为L-葡萄糖，后者存在于自然界。
7.［ ]D—葡萄糖,D—甘露糖和D-果糖生成同一种糖脎。
8.［ ]糖链的合成无模板,糖基的顺序由基因编码的转移酶决定。
蔗糖转化酶家族介绍
蔗糖转化酶家族介绍1. 引言蔗糖转化酶是一类在生物体内起着重要作用的酶，它能够催化蔗糖的转化反应。
蔗糖是一种常见的二糖，由葡萄糖和果糖组成，广泛存在于植物和一些微生物中。
蔗糖转化酶家族是指能够催化蔗糖转化的一组酶，包括蔗糖酶、葡萄糖异构酶、果糖酶等。
本文将对蔗糖转化酶家族进行全面详细、完整且深入的介绍。
2. 蔗糖酶蔗糖酶是蔗糖转化酶家族中最重要的一员。
它能够将蔗糖催化为两个单糖分子，一般是葡萄糖和果糖。
蔗糖酶在植物和一些微生物中广泛存在，起着重要的生理功能。
在植物中，蔗糖酶参与了蔗糖的合成和分解过程，对植物的生长和发育起着重要作用。
在微生物中，蔗糖酶则是一种重要的代谢酶，参与了蔗糖的利用和能量产生过程。
3. 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶是蔗糖转化酶家族中的另一个重要成员。
它能够催化葡萄糖的异构化反应，将葡萄糖转化为果糖。
葡萄糖异构酶在生物体内广泛存在，参与了许多重要的生物过程。
在植物中，葡萄糖异构酶参与了光合作用中的糖代谢过程，对植物的能量转化和物质合成起着重要作用。
在微生物中，葡萄糖异构酶则是一种重要的代谢酶，参与了葡萄糖的利用和能量产生过程。
4. 果糖酶果糖酶是蔗糖转化酶家族中的另一个重要成员。
它能够催化果糖的转化反应，将果糖转化为葡萄糖。
果糖酶在生物体内广泛存在，参与了许多重要的生物过程。
在植物中，果糖酶参与了果糖的合成和分解过程，对植物的生长和发育起着重要作用。
在微生物中，果糖酶则是一种重要的代谢酶，参与了果糖的利用和能量产生过程。
5. 蔗糖转化酶的应用蔗糖转化酶在食品工业、医药工业和生物能源等领域具有重要的应用价值。
在食品工业中，蔗糖转化酶可以用于蔗糖的分解和转化，生产出果糖和葡萄糖，用于饮料、糖果等食品的制造。
在医药工业中，蔗糖转化酶可以用于生产各种药物的原料，如抗生素、抗癌药物等。
在生物能源领域，蔗糖转化酶可以用于生产生物燃料，如生物乙醇等。
6. 结论蔗糖转化酶家族是一组在生物体内起着重要作用的酶，包括蔗糖酶、葡萄糖异构酶、果糖酶等。
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源细胞
库细胞
3 转化酶在植物糖代谢中的作用
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
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)
(A) SEM picture of wild-type pollen. (Bar = 5 µ m.) (B) Transmission EM (TEM) picture of wild-type pollen. (Bar = 5 µ m.) (C) SEM picture of pollen from NT23-4. (Bar = 5 µ m.) (D) TEM picture of pollen from NT23-4. (Bar = 5 µ m.) (E) SEM picture of pollen from NT23-6. (Bar = 5 µ m.) (F) TEM picture of pollen from NT23-6. (Bar = 5 µ m.) 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%
(A) An Acwi plant and a control plant (B) An Avi plant and a control plant
Source: Plant Cell, Vol. 11, 177-190, February 1999, Copyright © 1999, American Society of Plant Physiologists
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） 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
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
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（2）
Phenotypic Changes in Mature Transgenic Plants
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
蔗糖/ 棉籽糖 …
是
液泡类型 (酸性)
4.5-5.0
可溶
蔗糖/ 棉籽糖 … 蔗糖
是
细胞质类型 (中性/碱性)
7.0-7.5
可溶
否
2.2 转化酶在源和库细胞中的分布
叶绿体
CALVIN 循环 淀粉
蔗糖 丙糖
CYT INV
质外体 蔗糖 蔗糖
CW INV CYT INV
细胞质 葡萄糖 果糖 葡萄糖 葡萄糖 果糖 蔗糖
VAC INV
葡萄糖
果糖 果糖
葡萄糖 果糖 蔗糖
VAC INV
液泡
液泡
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.
高等植物中的转化酶
报告人：王爱华
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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 与糖代谢相关的酶