7、甘蔗渗透保护机制的深入解析

甘蔗渗透保护机制的深入解析

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。在这些物质中，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，甘蔗也是如此，通过当前的研究方法发现了56个此类基因。甘蔗中P5CS和P5CR候选基因的高度相似性与经典的分类学关系一致，因为所有显著的比对都发生在禾本科内。此前有报道称，在没有向培养基中添加外源脯氨酸的情况下，水稻、玉米和甘蔗品种在受到非生物胁迫时会积累脯氨酸，这也证实了脯氨酸合成途径的存在。

尽管没有发现具有完整编码区的CMO候选基因，但已鉴定序列与玉米相同基因的高度相似性支持了该基因在甘蔗中的存在。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，以支持氧化反应。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，这一结果也得到了本次研究的证实。

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、植物螯合肽等。SAT和OASTL直接参与半胱氨酸的生物合成，在植物中，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的内源性水平远远超过SAT产物，这是因为SAT通常与OASTL结合形成半胱氨酸合成酶复合物（CSC），而OASTL也可以以