海(hai)藻糖
海(hai)藻糖*新(xin)型(xing)天(tian)然糖(tang)類
海(hai)藻糖又(you)稱為(wei)漏(lou)蘆糖(tang)、蕈(xun)糖，是(shi)由兩個葡萄(tao)糖(tang)分子組(zu)成(cheng)的壹個非還(hai)原(yuan)性(xing)雙糖。結(jie)構(gou)式為(wei)α-D-吡喃(nan)葡糖基～α-D-吡喃(nan)葡糖苷，經(jing)常(chang)以二(er)水(shui)化(hua)合物存(cun)在，分(fen)子式(shi)為(wei)C12H22O11·2H2O。
海(hai)藻糖是(shi)壹種典型(xing)應激代謝物，能夠在高(gao)溫、高(gao)寒、高(gao)滲透壓及幹燥(zao)失水(shui)等惡劣環境(jing)條(tiao)件下(xia)在細(xi)胞表(biao)面形成(cheng)獨(du)特(te)的保(bao)護膜(mo)，有效地保(bao)護生(sheng)物分子結(jie)構(gou)不(bu)被(bei)破壞，從(cong)而維(wei)持(chi)生命(ming)體(ti)的生命(ming)過(guo)程(cheng)和(he)生物(wu)特(te)征。
分子量(liang)378.33
CAS登(deng)錄(lu)號99-20-7
海(hai)藻糖有(you)3種光(guang)學(xue)異構體(ti)，分(fen)別(bie)是(shi)α，α-海(hai)藻糖（蘑(mo)菇(gu)糖，Mushroom Sugar）、α，β-海(hai)藻糖（新(xin)海(hai)藻糖，Neotrehalose）和(he)β，β-海(hai)藻糖（異(yi)海(hai)藻糖，Isotrehalose）。其(qi)中(zhong)只(zhi)有α，α-海(hai)藻糖在自(zi)然界(jie)中(zhong)以遊離狀(zhuang)態(tai)存(cun)在，即(ji)為(wei)通常(chang)所說(shuo)的海(hai)藻糖，廣(guang)泛(fan)存(cun)在於各(ge)種生(sheng)物(wu)體(ti)中(zhong)，包(bao)括(kuo)細(xi)菌(jun)、酵母(mu)、真(zhen)菌(jun)和(he)藻類以及(ji)壹些(xie)昆(kun)蟲、無脊(ji)椎動物和(he)植(zhi)物中(zhong)，尤(you)其(qi)在酵母(mu)中(zhong)含(han)量較(jiao)多(duo)，面包和(he)啤(pi)酒等發酵食品及(ji)蝦類等也(ye)含(han)有海(hai)藻糖。α，β-型(xing)和(he)β，β-型(xing)在自(zi)然界(jie)中(zhong)很(hen)少見，僅在蜂蜜(mi)和(he)蜂王(wang)漿中(zhong)發(fa)現了(le)少(shao)量(liang)的α，β-型(xing)海(hai)藻糖，α，β-型(xing)和(he)β，β-型(xing)這(zhe)兩種海(hai)藻糖可以化(hua)學(xue)合成(cheng)。
科研**進展(zhan)：研究(jiu)揭(jie)示(shi)“植(zhi)物胰(yi)島(dao)素”6-磷酸-海(hai)藻糖調(tiao)控(kong)水稻(dao)碳(tan)源分(fen)配與籽粒(li)產量(liang)的新(xin)機制(zhi)
1月(yue)28日，中(zhong)國(guo)水稻(dao)研(yan)究(jiu)所(suo)水(shui)稻(dao)生(sheng)物(wu)學國(guo)家(jia)重點(dian)實(shi)驗(yan)室(shi)張健研究(jiu)員團(tuan)隊與(yu)胡培松院(yuan)士團(tuan)隊合作(zuo)在Molecular Plant在線(xian)發(fa)表(biao)了(le)題(ti)為(wei)“The OsNAC23-Tre6P-SnRK1a feed-forward loop regulates sugar homeostasis and grain yield in rice”的研究(jiu)論文。該研(yan)究(jiu)**揭(jie)示(shi)了(le)“植(zhi)物胰(yi)島(dao)素”6-磷酸-海(hai)藻糖調(tiao)控(kong)水稻(dao)碳(tan)源分(fen)配與籽粒(li)產量(liang)的機制(zhi)，同時(shi)也(ye)為(wei)作(zuo)物(wu)高(gao)產(chan)遺傳(chuan)改(gai)良提供(gong)了(le)新(xin)思路(lu)。
糖(tang)是(shi)能量和(he)細(xi)胞碳(tan)骨架的供(gong)體(ti)，也(ye)是(shi)調控生長(chang)發(fa)育的重要(yao)信(xin)號(hao)分子。在高(gao)血(xue)糖情況下(xia)，脊(ji)椎動物主要(yao)通過(guo)分(fen)泌(mi)胰(yi)島(dao)素，刺激(ji)血(xue)糖消(xiao)耗和(he)糖原(yuan)合成(cheng)來(lai)維(wei)持(chi)血(xue)糖穩(wen)態（適(shi)度的血(xue)糖濃(nong)度），保(bao)證生(sheng)理(li)功(gong)能的正常(chang)運行(xing)。近年來(lai)，植(zhi)物中(zhong)的6-磷酸(suan)-海(hai)藻糖（6-phosphate-trehalose, Tre6P）被(bei)發現(xian)具有類似胰(yi)島(dao)素的功能。植(zhi)物中(zhong)的Tre6P水平(ping)與(yu)糖(tang)水(shui)平(ping)高(gao)度正相關(guan)，被(bei)稱作(zuo)糖(tang)水(shui)平(ping)的指(zhi)示(shi)表(biao)（Sugar fuel gauge）；同時(shi)，Tre6P還(hai)可通(tong)過(guo)促進源(yuan)-庫轉(zhuan)運等形式(shi)反(fan)饋調節糖水平(ping)。作(zuo)為(wei)維(wei)持(chi)糖穩(wen)態的核心激(ji)素(su)，Tre6P廣泛(fan)參(can)與了(le)調(tiao)控(kong)植(zhi)物的生長(chang)發(fa)育與逆(ni)境(jing)響應等生理(li)過(guo)程(cheng)。尤(you)為(wei)重要(yao)的是(shi)，Tre6P具有極大(da)的改良作(zuo)物(wu)產(chan)量(liang)的潛力(li)。在玉(yu)米(mi)中(zhong)異(yi)源表(biao)達水(shui)稻(dao)6-磷(lin)酸(suan)-海(hai)藻糖磷(lin)酸(suan)酶(mei)基因(yin)OsTPP1可直接(jie)提升(sheng)9-49%的產量(liang)。直接(jie)噴(pen)施(shi)可吸(xi)收的Tre6P前體(ti)亦(yi)可使(shi)小麥(mai)增產(chan)20%。然而(er)，Tre6P水(shui)平(ping)如何(he)響應高(gao)度動態的糖水(shui)平(ping)以維(wei)持(chi)糖穩(wen)態，Tre6P如何(he)與其(qi)它(ta)能量調(tiao)控因(yin)子互作(zuo)協調碳(tan)源的源-庫(ku)分(fen)配，以及(ji)如何(he)利用(yong)Tre6P相關(guan)基因(yin)改(gai)良作(zuo)物(wu)的產量(liang)等核心科(ke)學(xue)問題(ti)仍(reng)有待闡明(ming)。
研(yan)究(jiu)團(tuan)隊在水(shui)稻(dao)中(zhong)鑒(jian)定(ding)了(le)壹個調控Tre6P積累(lei)的糖誘(you)導表(biao)達轉(zhuan)錄(lu)因(yin)子OsNAC23。OsNAC23可直接(jie)結合在6-磷(lin)酸(suan)-海(hai)藻糖磷(lin)酸(suan)酶(mei)基因(yin)OsTPP1的啟動子區域，抑(yi)制OsTPP1的轉(zhuan)錄(lu)，促進Tre6P的累積(ji)。與(yu)野(ye)生(sheng)型(xing)相比，OsNAC23超(chao)表(biao)達植(zhi)株(zhu)的源器(qi)官(guan)中(zhong)Tre6P含(han)量上升(sheng)，促進光(guang)合速率、碳(tan)源的源-庫(ku)轉(zhuan)運以及(ji)穗、種子等庫器(qi)官(guan)發育，大(da)幅提升(sheng)植(zhi)株(zhu)單(dan)株(zhu)產量；而(er)osnac23突(tu)變體(ti)則(ze)呈(cheng)現(xian)完(wan)全(quan)相反(fan)的表(biao)型(xing)。因(yin)此，Tre6P依(yi)賴(lai)於OsNAC23-OsTPP1調(tiao)控通(tong)路感(gan)知上遊糖信(xin)號(hao)。
前(qian)人(ren)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，Tre6P可直接(jie)結合植(zhi)物能量饑餓(e)感(gan)受(shou)器SnRK1並(bing)抑(yi)制其(qi)酶(mei)活。該研究(jiu)進壹步(bu)顯(xian)示，水稻(dao)激(ji)酶(mei)SnRK1a與OsNAC23相互拮抗。SnRK1a磷酸(suan)化(hua)OsNAC23並促進其(qi)蛋(dan)白降(jiang)解(jie)，而(er)OsNAC23則(ze)間(jian)接抑(yi)制SnRK1a的轉(zhuan)錄(lu)。OsNAC23-Tre6P-SnRK1a三者(zhe)形成(cheng)壹條(tiao)正向(xiang)調節回路(lu)來(lai)維(wei)持(chi)水稻(dao)碳(tan)源分(fen)配和(he)籽粒(li)產量(liang)。高(gao)糖(tang)水(shui)平(ping)下(xia)，OsNAC23被(bei)大(da)量誘(you)導表(biao)達，引(yin)發(fa)Tre6P積累(lei)和(he)SnRK1a活性(xing)抑(yi)制，解(jie)除SnRK1a介(jie)導的OsNAC23蛋(dan)白降(jiang)解(jie)，進壹步(bu)放大(da)OsNAC23信(xin)號(hao)和(he)提升(sheng)Tre6P水(shui)平(ping)。積(ji)累(lei)的Tre6P則會通(tong)過(guo)促進糖(tang)分向(xiang)庫器(qi)官(guan)轉(zhuan)運，維(wei)持(chi)糖穩(wen)態。與之相反(fan)，低糖水(shui)平(ping)抑(yi)制OsNAC23和(he)Tre6P水平(ping)，激(ji)活(huo)SnRK1a的表(biao)達和(he)活性(xing)。SnRK1a進壹步(bu)加(jia)速OsNAC23和(he)Tre6P的降(jiang)解(jie)，減(jian)少(shao)源(yuan)器(qi)官(guan)中(zhong)糖(tang)分的向(xiang)外(wai)轉(zhuan)運與(yu)消耗。
該(gai)工作(zuo)得(de)到(dao)國(guo)家(jia)重點(dian)研發(fa)計劃項(xiang)目(mu)、國家(jia)自(zi)然科(ke)學(xue)基金項(xiang)目(mu)、中(zhong)國(guo)水稻(dao)研(yan)究(jiu)所(suo)重點(dian)研發(fa)項目(mu)和(he)中(zhong)國(guo)農科院科(ke)技**工程(cheng)等項目(mu)的資助(zhu)。李誌(zhi)永博士和(he)魏祥進研(yan)究(jiu)員為(wei)該論文的共同**作(zuo)者(zhe)，華(hua)中(zhong)農(nong)業大(da)學胡紅紅教授(shou)參與(yu)了(le)部(bu)分(fen)工作(zuo)。水(shui)稻(dao)所(suo)水(shui)稻(dao)生(sheng)物(wu)學國(guo)家(jia)重點(dian)實(shi)驗(yan)室(shi)張健研究(jiu)員和(he)胡培松院(yuan)士為(wei)該論文的共同通訊(xun)作(zuo)者(zhe)。
SYNTHBIO 是(shi)致力於從(cong)事(shi)生命(ming)科學(xue)研究(jiu)和(he)提供(gong)高(gao)質(zhi)量(liang)的生物(wu)技術外(wai)包服務公(gong)司(si)（CRO），主營多(duo)肽(tai)及(ji)小分子等化合物定(ding)制(zhi)合成(cheng)，同時(shi)還(hai)擁(yong)有(you)自(zi)己開發的細(xi)胞株(zhu)、菌(jun)株(zhu)等產品，並(bing)承(cheng)接相關(guan)的技術服(fu)務以及(ji)品牌(pai)（細(xi)胞、菌(jun)株(zhu)、抗體(ti)、耗材(cai)、儀器）產(chan)品。 24小時(shi)保(bao)姆(mu)式(shi)服(fu)務售(shou)前(qian)售(shou)後(hou)13295518198（QQ/微(wei)信(xin)/電(dian)話）汪亞南(nan) 天(tian)地合氣(qi)，萬物(wu)自(zi)生(sheng)。
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