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摘要
【目的】蔗糖转化酶作为植物蔗糖代谢过程中的关键酶，在植物生长发育过程中发挥着重要作用。本研究对毛白杨碱性/中性转化酶基因PtoNIN1进行同源基因克隆、生物信息学分析、基因表达分析和遗传转化研究，以期为进一步揭示毛白杨蔗糖代谢调控过程奠定基础。【方法】基于毛果杨同源基因PtrNIN1对毛白杨碱性/中性转化酶成员PtoNIN1进行同源克隆和生物信息学分析，采用实时荧光定量PCR的方法对不同组织部位（根、茎、叶和成熟叶）和不同发育时期下雌雄花芽中PtoNIN1的基因表达量进行分析，同时构建过表达载体，并对模式植物拟南芥开展遗传转化研究。【结果】PtoNIN1的编码区长度为2 073 bp，共编码690个氨基酸，蛋白分子量为77.80 kDa，含有糖苷酶超家族100(glycosyl-hydrolase-100 superfamily)的特征结构域，类属于线粒体型的转化酶成员，在根、茎、叶以及成熟叶和雌雄花芽中均具有明显表达，且随着雌雄花芽的发育呈现先下降后保持稳定的表达趋势。拟南芥遗传转化研究表明：PtoNIN1的过表达显著增加了转基因植株莲座叶、茎及角果的鲜质量，提高了茎及角果中蔗糖的含量，同时也提高了蔗糖代谢通路其他关键基因的表达。【结论】毛白杨PtoNIN1属于线粒体型转化酶家族成员，在毛白杨各个组织部位均具有明显表达，且在雌雄花芽的发育前期具有特异地高表达，在拟南芥中过表达PtoNIN1可显著增加生物量。该研究为杨树转化酶成员功能验证提供了借鉴，为揭示杨树蔗糖代谢过程奠定了基础。
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单位北京林业大学; 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室
