7、甘蔗渗透保护机制解析

甘蔗渗透保护机制解析

1. 甘蔗渗透保护剂

氨基酸及其衍生物是在系统发育上距离较远的分类群中占主导地位的相容性溶质。几乎所有植物在受到广泛的生物和非生物胁迫时都会积累高浓度的脯氨酸，甘蔗也不例外，通过当前研究方法发现了 56 个此类基因。甘蔗中 P5CS 和 P5CR 候选基因与经典分类关系相符，因为所有显著的比对都发生在禾本科内。此前已有报道，在未向培养基中添加外源脯氨酸的情况下，水稻、玉米和甘蔗品种在遭受非生物胁迫时会积累脯氨酸，这也支持了甘蔗中脯氨酸合成途径的存在。

虽然没有 CMO 候选基因具有完整的编码序列，但已鉴定的序列与玉米的相同基因高度相似，这支持了甘蔗中存在该基因的观点。CMO 候选基因数量较少可能有两个原因：一是在植物代谢中，胆碱利用的刚性并不罕见；二是限制甘氨酸甜菜碱积累的主要因素是胆碱的可用性，以进行氧化反应。许多研究表明，在几乎所有生物中，BADH 转录本的数量都高于 CMO，本研究结果也证实了这一点。

在甘蔗转录组中发现了参与海藻糖合成的 TPS 和 TPP 的直系同源基因。实际上，海藻糖途径可能在许多生物受到某种胁迫后被激活，或者作为储存碳水化合物的积累途径。在被子植物中，海藻糖的积累可能发生在患病或被微生物定殖的植物中。

根据相关研究，半胱氨酸是不同途径中多种关键代谢物生产所必需的，如蛋白质合成、谷胱甘肽和植物螯合肽等。SAT 和 OASTL 直接参与植物中半胱氨酸的生物合成，这一过程发生在细胞质、质体和线粒体中。在甘蔗中发现了大量的 OASTL 转录本，数量超过了 SAT 候选基因。有研究表明，植物中 OASTL 的内源性水平远高于 SAT 产物，这是因为 SAT 通常与 OASTL 结合形成半胱氨酸合酶复合物（CSC），而