Effect of nitrogen and phosphorus d

Effect of nitrogen and phosphorus deficiency on transcriptional regulation of genes encoding key enzymes of starch metabolism in duckweed (Landoltia punctata)

Abstract
The production of starch by plants influences their use as biofuels. Nitrogen (N) and phosphorus (P) regulate starch gene expression during plant growth and development, yet the role of key enzymes such as ADP-glucose pyrophosphorylase (E.C. 2.7.7.27 AGPase) in starch metabolism during N- and P-deficiency remains unknown. We investigated the effect of N- and P-deficiency on the expression of large (LeAPL1,LeAPL2, and LeAPL3) and small (LeAPS) subunits of AGPase in duckweed (Landoltia punctata) and their correlation with starch content. We first isolated the full-length cDNA encoding LeAPL1 (GenBank Accession No. KJ603244) and LeAPS (GenBank Accession No. KJ603243); they contained open reading frames of 1554 bp (57.7-kDa polypeptide of 517 amino acids) and 1578 bp (57.0 kDa polypeptide of 525 amino acids), respectively. Real-time PCR analysis revealed that LeAPL1 and LeAPL3 were highly expressed during early stages of N-deficiency, while LeAPL2 was only expressed during late stage. However, in response to P-deficiency, LeAPL1 and LeAPL2 were upregulated during early stages andLeAPL3 was primarily expressed in the late stage. Interestingly, LeAPS was highly expressed following N-deficiency during both stages, but was only upregulated in the early stage after P-deficiency. The activities of AGPase and soluble starch synthesis enzyme (SSS EC 2.4.1.21) were positively correlated with changes in starch content. Furthermore, LeAPL3 and LeSSS (SSS gene) were positively correlated with changes in starch content during N-deficiency, while LeAPS and LeSSS were correlated with starch content in response to P-deficiency. These results elevate current knowledge of the molecular mechanisms underlying starch synthesis.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ผลของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสขาดระเบียบ transcriptional ของยีนเอนไซม์สำคัญของแป้งใน duckweed (Landoltia punctata) การเข้ารหัสบทคัดย่อThe production of starch by plants influences their use as biofuels. Nitrogen (N) and phosphorus (P) regulate starch gene expression during plant growth and development, yet the role of key enzymes such as ADP-glucose pyrophosphorylase (E.C. 2.7.7.27 AGPase) in starch metabolism during N- and P-deficiency remains unknown. We investigated the effect of N- and P-deficiency on the expression of large (LeAPL1,LeAPL2, and LeAPL3) and small (LeAPS) subunits of AGPase in duckweed (Landoltia punctata) and their correlation with starch content. We first isolated the full-length cDNA encoding LeAPL1 (GenBank Accession No. KJ603244) and LeAPS (GenBank Accession No. KJ603243); they contained open reading frames of 1554 bp (57.7-kDa polypeptide of 517 amino acids) and 1578 bp (57.0 kDa polypeptide of 525 amino acids), respectively. Real-time PCR analysis revealed that LeAPL1 and LeAPL3 were highly expressed during early stages of N-deficiency, while LeAPL2 was only expressed during late stage. However, in response to P-deficiency, LeAPL1 and LeAPL2 were upregulated during early stages andLeAPL3 was primarily expressed in the late stage. Interestingly, LeAPS was highly expressed following N-deficiency during both stages, but was only upregulated in the early stage after P-deficiency. The activities of AGPase and soluble starch synthesis enzyme (SSS EC 2.4.1.21) were positively correlated with changes in starch content. Furthermore, LeAPL3 and LeSSS (SSS gene) were positively correlated with changes in starch content during N-deficiency, while LeAPS and LeSSS were correlated with starch content in response to P-deficiency. These results elevate current knowledge of the molecular mechanisms underlying starch synthesis.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ผลของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสบกพร่องในการควบคุมการถอดรหัสยีนที่ควบคุมการทำงานของเอนไซม์ที่สำคัญของการเผาผลาญแป้งในแหน (Landoltia punctata) บทคัดย่อการผลิตแป้งจากพืชที่มีอิทธิพลต่อการใช้งานของพวกเขาเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ ไนโตรเจน (N) และฟอสฟอรัส (P) ควบคุมการแสดงออกของยีนแป้งในระหว่างการเจริญเติบโตของพืชและการพัฒนา แต่บทบาทของเอนไซม์ที่สำคัญเช่น pyrophosphorylase ADP กลูโคส (EC 2.7.7.27 AGPase) ในการเผาผลาญแป้งและในระหว่าง N-P-ขาดยังไม่ทราบ . เราตรวจสอบผลกระทบของ N-และ P-ขาดในการแสดงออกของขนาดใหญ่ (LeAPL1, LeAPL2 และ LeAPL3) และขนาดเล็ก (กระโดด) หน่วยย่อยของ AGPase ในแหน (Landoltia punctata) และความสัมพันธ์ของพวกเขาที่มีปริมาณแป้ง ก่อนอื่นเราแยกยีนยาวเต็มรูปแบบการเข้ารหัส LeAPL1 (GenBank เลข KJ603244) และกระโดด (GenBank เลข KJ603243); พวกเขามีกรอบการแสดงกำลังเปิด 1554 bp (polypeptide 57.7-517 กิโลดาลตันของกรดอะมิโน) และ 1,578 bp (57.0 กิโลดาลตัน polypeptide ของกรดอะมิโน 525) ตามลำดับ การวิเคราะห์ real-time PCR เปิดเผยว่า LeAPL1 LeAPL3 และมีการแสดงออกมากในช่วงระยะแรกของ N-ขาดขณะ LeAPL2 ได้แสดงออกเฉพาะในช่วงขั้นตอนปลาย อย่างไรก็ตามในการตอบสนองต่อ P-ขาด LeAPL1 และ LeAPL2 ถูก upregulated ในระยะแรก andLeAPL3 ได้แสดงออกหลักในขั้นตอนปลาย ที่น่าสนใจกระโดดได้แสดงออกอย่างสูงต่อไปนี้ N-ขาดในระหว่างขั้นตอนทั้งสอง แต่ถูก upregulated เฉพาะในระยะแรกหลังจาก P-ขาด กิจกรรมของ AGPase และเอนไซม์สังเคราะห์แป้งที่ละลายน้ำได้ (SSS EC 2.4.1.21) มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับการเปลี่ยนแปลงในปริมาณแป้ง นอกจาก LeAPL3 และ LeSSS (ยีน SSS) มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับการเปลี่ยนแปลงในปริมาณแป้งในระหว่าง N-ขาดขณะกระโดดและ LeSSS มีความสัมพันธ์กับปริมาณแป้งในการตอบสนองต่อ P-ขาด ผลลัพธ์เหล่านี้ยกระดับความรู้ในปัจจุบันของกลไกระดับโมเลกุลพื้นฐานสังเคราะห์แป้ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ผลของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในการขาดระเบียบ particle ของยีนเอนไซม์คีย์การเข้ารหัสการเผาผลาญแป้งในแหน ( landoltia punctata )

นามธรรม
การผลิตแป้งจากพืชอิทธิพลของพวกเขาใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ . ไนโตรเจน ( N ) และฟอสฟอรัส ( P ) ควบคุมการแสดงออกของยีนแป้งในระหว่างการเจริญเติบโตและพัฒนาของพืชแต่บทบาทของเอนไซม์ที่สำคัญ เช่น pyrophosphorylase กลูโคส ADP ( อีซี 2.7.7.27 agpase ) ในการเผาผลาญแป้งระหว่าง - และ p-deficiency ยังคงไม่ทราบแน่ชัด เราทำการศึกษาผลของ N - p-deficiency ต่อการแสดงออกของขนาดใหญ่ ( leapl1 leapl2 , และ leapl3 ) และขนาดเล็ก ( 2 ) หน่วยย่อยของ agpase ในแหน ( landoltia punctata ) และความสัมพันธ์ของพวกเขากับปริมาณแป้งแรกที่เราแยก cDNA leapl1 การเข้ารหัสแบบเต็มตัว ( ขนาดหนังสือไม่ kj603244 ) และ 2 ( ขนาดหนังสือไม่ kj603243 ) ; พวกเขามีเปิดกรอบของ BP ( อ่าน 1640 57.7-kda โพลีเปปไทด์ของกรดอะมิโนและ 517 ) 1578 BP ( 57.0 พอลิเพปไทด์ของกรดอะมิโน ( 525 ) ตามลำดับการวิเคราะห์เวลาจริงและ PCR พบว่า leapl1 leapl3 มีแสดงในช่วงแรกของ n-deficiency ในขณะที่ leapl2 แค่แสดงช่วงดึก อย่างไรก็ตาม ในการตอบสนองต่อ p-deficiency leapl1 leapl2 , และมี upregulated ในช่วงแรก andleapl3 ถูกแสดงออกในเวทีสาย ที่น่าสนใจ , leaps สูงแสดงต่อไปนี้ n-deficiency ทั้งในระหว่างขั้นตอนแต่เป็นเพียง upregulated ในช่วงแรกหลังจาก p-deficiency . กิจกรรมของ agpase ละลายแป้งสังเคราะห์เอนไซม์ ( SSS EC 2.4.1.21 ) มีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงปริมาณแป้ง นอกจากนี้ leapl3 และ lesss ( ยีน sss ) มีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงในช่วง n-deficiency แป้ง ,โดย leaps และ lesss มีความสัมพันธ์กับปริมาณแป้งในการตอบสนอง p-deficiency . ผลลัพธ์เหล่านี้ยกระดับความรู้ของกลไกระดับโมเลกุลต้นแบบการสังเคราะห์แป้ง .