蔗糖是光合作用的主要产物，蔗糖的运输及分配沟通了源器官与库器官。肉质根是萝卜的主要食用部位，也是重要的库器官。蔗糖的代谢及分配影响着库器官的活性，从而影响产量和品质。蔗糖合酶（SUS）和蔗糖转化酶（INV）是蔗糖代谢的关键酶，控制着植物体内蔗糖的合成与分解，在植物的生长发育过程中发挥着重要作用。为了深入探究萝卜蔗糖合酶和转化酶的分子作用机制和生物学功能，本研究运用生物信息学的方法，利用萝卜基因组数据库平台，对萝卜SUS和INV基因家族进行家族成员鉴定和分析，分析包括蛋白理化性质、基序分布、基因结构、染色体定位、顺式作用元件、系统发育关系、和表达图谱。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言 3
1 材料与方法4
1.1 萝卜SUS和INV家族基因鉴定4
1.2 RsSUS、RsINV基因染色体定位和序列分析4
1.3 RsSUS、RsINV蛋白序列分析5
1.4 RsSUS、RsINV系统进化树构建5
1.5 RsSUS、RsINV基因的表达分析5
2 结果与分析5
2.1 萝卜SUS和INV家族基因成员5
2.2 RsSUS、RsINV基因染色体定位6
2.3 RsSUS、RsINV基因结构分析6
2.4 RsSUS、RsINV基因启动子顺势元件分析7
2.5 RsSUS、RsINV家族成员结构域序列保守性分析8
2.6 RsSUS、RsINV蛋白质理化性质分析9
2.7 RsSUS、RsINV系统进化树的构建10
2.8 RsSUS、RsINV基因的表达分析11
3 讨论 13
3.1 RsSUS和RsINV家族成员及其结构特征13
3.2 蔗糖合酶和蔗糖转化酶的生物学功能13
致谢14
参考文献14
附录16
萝卜蔗糖合酶和蔗糖转化酶全基因组鉴定与表达特征分析
引言
蔗糖是光合作用的主要同化产物，在植物生长发育过程中发 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ￥351916072￥ 
挥着重要的作用。在高等植物中，成熟的叶片等“源”组织进行光合作用合成蔗糖，通过韧皮部的运输到根、花、果实和种子等“库”组织中。在库组织中，蔗糖首先降解为己糖，从而进一步被利用。蔗糖合酶（sucrose synthase, SUS, EC.2.4.1.13）和蔗糖转化酶（invertase, INV, EC.3.2.1.26）是蔗糖代谢过程的关键酶，参与催化水解蔗糖。
蔗糖合酶催化可逆反应，将鸟苷二磷酸（UDP）和蔗糖可逆地分解为果糖和鸟苷二磷酸葡萄糖（UDPG）。SUS影响植物库器官的强度，在植物产量、淀粉和纤维素的合成、植物抗逆性和植物品质等方面发挥重要作用[13]。而转化酶则不可逆地将蔗糖分解为果糖和葡萄糖。研究表明，转化酶在植物生长过程中具有多种功能，如影响花粉发育、组织伸长和细胞膨大以及植株的正常生长发育[35]。
萝卜（Raphanus sativus L.）又名莱菔，是十字花科萝卜属的一年或二年生蔬菜，属于草本双子叶植物。萝卜是重要的世界性蔬菜，在世界各地广泛栽培，深受人们的喜爱，在我国的栽培面积居于前列，在蔬菜生产和供应中处于重要地位。萝卜具有丰富的营养价值，含有丰富的矿质营养元素、纤维素、蛋白质、维生素和碳水化合物。除此之外，萝卜还含有一定的有益成分，如甘酶、氧化酶素、胆碱、叶酸和芥子油等。萝卜还拥有防癌抗癌、杀菌、软化血管、助消化等食疗保健价值。
萝卜以其膨大的肉质直根作为食用部位，肉质根的形成与植物激素、光照、水分和品种等诸多因素有关。本质上，肉质根的形成是相关基因程序性表达的结果。肉质根作为源库关系中的库，具有积累同化产物的能力。蔗糖是源库间碳运输的主要形式，也是库代谢的主要基质。研究表明，蔗糖合酶的活性与库活性的变化趋势基本一致，蔗糖合酶影响着肉质根的库强，尤其是根冠比差异显著的萝卜品种[67]。肉质根生长初期，蔗糖合酶的活性较低而蔗糖转化酶的活性较高，从叶片运输到根部的蔗糖被转化酶分解后可能作为库器官迅速生长和细胞壁合成的物质基础[8]。因此，研究SUS和INV对萝卜肉质根生长发育的影响具有重要意义。
目前，蔗糖合酶和蔗糖转化酶家族成员已在多个物种中被鉴定。拟南芥中共发现了6个蔗糖合酶成员和17个转化酶基因家族成员。菜用大豆中共鉴定出11个SUS家族成员[9]；邓舒雅等[10]在无籽蜜柚中鉴定到了6个SUS和12个INV家族成员；梨中一共鉴定到了17个SUS家族成员[11]。韩玉慧等[12]在海岛棉、陆地棉、雷蒙德氏棉和亚洲棉中分别鉴定到65、46、26和25个INV家族成员。然而，关于萝卜SUS和INV基因家族的生物信息学分析还未见报道。本研究将已有的拟南芥SUS和INV基因家族成员信息作为参考，通过已发表的萝卜基因组数据库[13]，挖掘鉴定了萝卜蔗糖合酶和转化酶基因家族成员，并对其进行生物信息学分析，分析包括：基因结构、蛋白质理化性质、基序分布、启动子顺式元件分析、系统进化关系和表达分析等。本研究为之后对萝卜SUS和INV家族基因功能的深入研究奠定基础。
1 材料与方法
1．1 萝卜SUS和INV家族基因鉴定
在拟南芥在线数据库TAIR（http://www.arabidopsis.org）中下载拟南芥SUS和INV基因家族的蛋白序列作为参考序列。萝卜的全基因组序列、已注释的CDS序列来自于 Jeong[13]等发表的基因组数据库（http://radishgenome.org/）。SUS和INV的结构域特征文件从Pfam数据库（http://pfam.xfam.org/）获得。使用基于隐马尔科夫模型（HMM, Hidden Markov Model）的HMMER3.0软件在萝卜全基因组序列中搜索。将得到的候选基因提交到Pfam数据库（http://Pfam.sanger.ac.uk/）进行验证，去除结构域不完整或者不含目标结构域的序列。在NCBI保守结构域数据库CDD（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi）中进一步验证候选序列，以确定所发掘基因的可靠性。

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