百合鳞茎“蔗糖-淀粉”代谢途径中SuSy和AI基因的生理功能研究

淀粉是百合鳞茎的主要贮藏物质，淀粉含量决定了种球质量。蔗糖是百合碳水化合物运输的主要形式，而SuSy和AI是蔗糖代谢途径的关键酶。为阐明百合SuSy和AI基因在“淀粉-蔗糖”途径中的功能，本课题进行了如下研究：1.在鳞茎发育的关键时期取样进行转录组测序，最终得到52 901个unigene，通过注释分析发现多个unigene参与碳水化合物代谢。2.使用四种软件评价了α-TUB、β-TUB、ACT、AP4、eIF、GAPDH、FP、RH2、UBQ、UBC、18S和60S等12个内参基因在不同试验条件下的表达稳定性，分别筛选得到在不同组织器官、不同发育过程以及不同逆境胁迫后表达最稳定的内参基因，为准确实施百合实时荧光定量PCR提供了保证。3.利用数字化表达谱测序，筛选不同样品中的差异表达基因，发现小鳞茎形成始期物质代谢较为活跃，差异表达基因数目最多；代谢通路分析发现，淀粉-蔗糖代谢占主要位置。4.碳水化合物含量测定结果表明，小鳞茎形成与发育过程中母鳞片中淀粉含量下降，而小鳞茎中淀粉含量上升；母鳞片中蔗糖含量在小鳞茎形成与发育阶段急剧下降，而小鳞茎中蔗糖含量在此期间显著增加。5.基因时空表达结果表明：小鳞茎出现与形态建成阶段，蔗糖降解方向相关酶在母鳞片中的基因表达量要高于小鳞茎，而小鳞茎膨大阶段则主要在小鳞茎中表达。蔗糖合成方向相关酶在母鳞片中的基因表达量呈下降趋势，而在小鳞茎中的表达量在形态建成阶段较高。淀粉合成相关酶在小鳞茎中的表达丰度要高于母鳞片中的表达丰度，且以支链淀粉合成相关酶为主；而淀粉分解相关酶的基因表达量在母鳞片中较高。6.克隆在百合小鳞茎形成与发育过程中差异表达的SuSy家族基因SuSy1、SuSy2、SuSy3和AI家族基因SAI的基因全长cDNA，并构建其原核表达载体、过表达载体与RNAi载体，并完成SuSy与AI的过表达和RNAi载体对兰州百合的遗传转化。本研究初步明确了百合小鳞茎形成过程中SuSy以及AI在淀粉代谢途径中的生理功能，为最终阐明淀粉代谢机制、生产优质种球奠定了基础。已发表SCI学术论文3篇，申报国家发明专利3项，获辽宁省自然科学学术成果奖1项。