热带作物学报

作者：郑乾明, 晏霜, 王红林, 解璞, 马玉华

单位：1.贵州省农业科学院贵州省果树科学研究所，贵州贵阳 550006,2.贵州省农业科学院农业农村部喀斯特山区作物基因资源与种质创新重点实验室，贵州贵阳 550006

关键词：火龙果,液泡转化酶基因,蔗糖分解,亚细胞定位,酵母表达

基金：国家自然科学基金项目(32060674),贵州省农业科学院国家自然科学基金后补助项目(黔农科院国基后补助[2021]61),贵州省科技计划项目(黔科合中引地[2023]033)

液泡转化酶（vacuolar invertase，VIN）不可逆地分解蔗糖生成葡萄糖和果糖，是可溶性糖代谢的关键酶，参与植物的生长发育、产量品质形成和抵御逆境。为探讨VIN基因在红肉火龙果（Hylocereus polyrhizus）可溶性糖代谢中的生理功能，从果实中克隆HpVIN1基因，开展序列比对、系统进化、基因表达、亚细胞定位、酵母生长互补分析和蔗糖分解活性检测。基于RT-PCR（reverse transcription-polymerase chain reaction）扩增获得HpVIN1基因，其开放阅读框（open reading frame，ORF）长度为1935 bp，编码644个氨基酸。序列分析表明，HpVIN1含有转化酶催化蔗糖分解的关键结构域，且在N端含有液泡定位的相关序列。系统进化分析表明HpVIN1与猕猴桃、枇杷、苹果和葡萄的VINs具有较近的亲缘关系。实时荧光定量PCR检测表明，HpVIN1在茎和果实转色期（花后20~25 d）的表达量较高，果实成熟期（花后30 d）表达微弱。HpVIN1融合绿色荧光蛋白在拟南芥叶肉原生质体瞬时表达表明HpVIN1定位于液泡膜和液泡。HpVIN1在蔗糖利用缺陷的酵母株系过表达，恢复酵母以蔗糖为唯一碳源的生长，证明HpVIN1具有蔗糖分解活性。酵母总蛋白的离体催化实验表明，HpVIN1分解蔗糖产生葡萄糖和果糖，蔗糖分解活性在pH 4.0时最大，并随pH的升高快速降低。研究结果表明，位于液泡内的HpVIN1具有分解蔗糖产生葡萄糖和果糖的酶活性，参与红肉火龙果茎和果实转色期的可溶性糖代谢。

来源：2024年第12期

《热带作物学报》期刊编辑部

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