甘薯蔗糖转运蛋白的功能分析

甘薯(Ipomoea batatas)是重要的粮食和工业加工原料作物。蔗糖是植物体内碳水化合物长距离转运的主要形式,蔗糖转运蛋白(sucrose transporter,SUT)在植物的生长代谢中调控蔗糖的跨膜运输和分配,在韧皮部介导的源-库蔗糖运输和为库组织供应蔗糖的生理活动中起关键作用。本研究根据不同淀粉性状甘薯块根中差异表达的2个SUT基因转录本,进行cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)克隆,获得IbSUT62788和IbSUT81616的全长cDNA序列;通过系统发育分析明确其分类;通过在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)中瞬时表达明确其亚细胞定位;通过酵母功能互补系统鉴定IbSUT62788和IbSUT81616是否具有吸收、转运蔗糖和己糖的能力。通过实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)分析IbSU62788和IbSUT81616在甘薯各器官中的表达特征;通过蘸花法得到外源表达IbSUT62788和IbSUT81616基因的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株,比较与野生型拟南芥的淀粉和糖含量的差异。结果表明,IbSUT62788和IbSUT81616分别编码505个和521个氨基酸的SUT蛋白,均属于SUT1亚家族。IbSUT62788和IbSUT81616均定位于细胞膜,在酵母系统中具有转运蔗糖、葡萄糖和果糖的能力。此外,IbSUT62788还具有转运甘露糖的能力。IbSUT62788在甘薯叶片、侧枝和茎中的表达量更高,IbSUT81616在侧枝、茎和块根中表达量更高。IbSUT62788和IbSUT81616在拟南芥中异源表达后,植株可以正常生长,但生物量增加。IbSUT62788的异源表达增加了拟南芥植株叶片可溶性糖含量、叶片大小和种子千粒重;IbSUT81616的异源表达增加了拟南芥植株叶片、根尖的淀粉积累量和种子千粒重,但减少了可溶性糖含量。本研究结果表明,IbSUT62788和IbSUT81616可能是调控甘薯蔗糖和糖含量性状的重要基因,在细胞膜上进行着蔗糖的跨膜运输、蔗糖进出库组织、韧皮部蔗糖的运输与卸载等生理功能,在拟南芥中异源表达造成的性状改变说明其在提高其他植物或作物产量中的应用潜力。本研究为揭示甘薯淀粉和糖代谢及重要品质性状形成机制提供了重要信息。     

植物蔗糖转运蛋白的基因与功能

蔗糖是植物体内碳水化合物长距离转运的主要( 甚至唯一) 形式, 为植物生长发育提供碳架与能量。蔗糖转运蛋白(sucrose transporter, SUT)负责蔗糖的跨膜运输, 在韧皮部介导的源-库蔗糖运输, 以及库组织的蔗糖供给中起关键作用。自从菠菜中克隆到第一个SUT基因以来, 已先后有多个SUT基因的cDNA得到克隆与功能分析, 涉及34种双子叶与单子叶植物。每种植物都有一个中等规模 的SUT基因家族, 其不同成员之间具有较高的氨基酸序列同源性, 但在蔗糖吸收的动力学特性、转运底物的特异性和表达谱等方面存在差异。本文系统介绍国内外(主要是国外)在植物SUT基因的克隆、分类与进化、细胞定位与功能, 以及研究方法等方面的研究进展, 并简要介绍我们在橡胶树SUT基因研究上的初步结果。     

植物蔗糖转运蛋白的基因与功能

蔗糖是植物体内碳水化合物长距离转运的主要（甚至唯一）形式，为植物生长发育提供碳架与能量。蔗糖转运蛋白（sucrose transporter，SUT）负责蔗糖的跨膜运输，在韧皮部介导的源-库蔗糖运输，以及库组织的蔗糖供给中起关键作用。自从菠菜中克隆到第一个SUT基因以来，已先后有多个SUT基因的cDNA得到克隆与功能分析，涉及34种双子叶与单子叶植物。每种植物都有一个中等规模的SUT基因家族，其不同成员之间具有较高的氨基酸序列同源性，但在蔗糖吸收的动力学特性、转运底物的特异性和表达谱等方面存在差异。本文系统介绍国内外（主要是国外）在植物SUT基因的克隆、分类与进化、细胞定位与功能，以及研究方法等方面的研究进展，并简要介绍我们在橡胶树SUT基因研究上的初步结果。     

植物体内蔗糖转运蛋白的功能和调控

蔗糖转运蛋白（sucrose transporter,SUT）负责蔗糖的跨膜运输,在韧皮部介导的源-库蔗糖运输和为库组织供应蔗糖的生理活动中起关键作用。本文介绍植物体内蔗糖转运蛋白基因家族、细胞定位与功能调节以及高等植物的蔗糖感受机制的研究进展。     

陆地棉蔗糖转运蛋白基因家族的鉴定及表达分析

蔗糖转运蛋白(SUT)在蔗糖从“源”到“库”的运输与分配过程中发挥着重要作用。该研究基于最新公布的陆地棉基因组数据,利用生物信息学和荧光定量PCR等方法,对陆地棉SUT基因家族进行全基因组鉴定,并对他们的表达特性进行系统分析。结果显示：(1)在陆地棉基因组中,共鉴定到18个GhSUT基因(GhSUT1 GhSUT18),他们不均匀地分布在陆地棉11条染色体上。(2)GhSUT蛋白间序列一致性很高,均具有11～12个跨膜结构域,且都定位于质膜。(3)进化关系分析表明,陆地棉GhSUT蛋白主要分布在双子叶植物特有的SUT1亚组,以及单、双子叶植物共有的SUT2亚组和SUT4亚组,其中SUT1亚组成员最多,包含8个GhSUT基因。(4)位于同一亚组的GhSUT基因具有相似的内含子 外显子分布模式,不同亚组间GhSUT基因内含子/外显子数目差异很大。(5)转录组分析表明,GhSUT基因在表达水平上存在差异,GhSUT1和GhSUT10在被检测的组织不表达,GhSUT5、GhSUT14、GhSUT7和GhSUT16在被检测的组织表达量较低,其他GhSUT基因在被检测的组织具有较高的表达水平;另外,GhSUT基因的表达具有组织特异性,其中GhSUT2和GhSUT11主要在“源”和“库”器官中表达,GhSUT6和GhSUT15主要在“库”器官中表达,而GhSUT9和GhSUT18主要在纤维中表达。(6)荧光定量PCR分析表明,GhSUT2在“源”和“库”器官中均具有较高的表达水平,GhSUT6主要在“库”器官包括根、花瓣、纤维和茎中表达,在“源”器官(叶片)中表达量很低;GhSUT18主要在纤维中特异性高表达,在其他组织表达量很低。研究表明,实验验证结果与转录组分析结果相对一致。该研究结果为进一步研究SUT家族基因的功能提供了重要的基因信息,并为棉花产量的提高和纤维品质的改良奠定了理论依据。     

马克斯克鲁维酵母GX-UN120糖转运蛋白基因的克隆及表征

【背景】马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)具有完整的木糖代谢途径,可以高效利用木质纤维素中的木糖,因此对其糖转运蛋白基因的研究或可有效解决酵母木糖转运的相关问题。【目的】根据马克斯克鲁维酵母DMKU3-1042中KLMA＿70145和KLMA＿80101基因位点的功能预测,获得马克斯克鲁维酵母GX-UN120相应的糖转运蛋白基因序列并探究其功能。【方法】将转运蛋白基因分别克隆表达至酿酒酵母EBY.VW4000中考察重组菌株生长特性,以此间接评价对应转运蛋白的转运能力。【结果】Km＿SUT2基因编码的糖转运蛋白可有效提高宿主细胞转运木糖、阿拉伯糖、山梨糖、核糖、乳糖和葡萄糖的能力,但却不能转运甘露糖、果糖、蔗糖和半乳糖。类似地,Km＿SUT3基因编码的糖转运蛋白可提高细胞转运木糖、阿拉伯糖、山梨糖、半乳糖、核糖、乳糖和葡萄糖的能力,但却不能转运甘露糖和果糖。然而在葡萄糖存在的条件下,重组菌株对各种碳源的利用均受抑制,但Km＿SUT3转运木糖和核糖过程中受葡萄糖的抑制作用较小。【结论】马克斯克鲁维酵母GX-UN120中转运蛋白Km＿SUT2和Km＿SUT3可...     

杏蔗糖转运蛋白基因PaSUC4的获得及其生物信息学分析

果树通过蔗糖转运蛋白转运蔗糖进入果实细胞中,蔗糖转运蛋白的转运效率直接影响着果实的糖含量和果实的品质。利用RT-PCR方法,从吉农红杏中获得蔗糖转运蛋白基因Pa SUC4,测序结果表明序列全长2 480 bp,其中完整开放阅读框1 500 bp,编码499个氨基酸。预测编码的蛋白质分子量为53.58 k Da,等电点为9.31。相似性及系统进化分析发现,所得蔗糖转运蛋白与蔷薇科李属植物中同类蛋白序列相似性很高,推测其功能也具有保守性。对其表达分析结果显示Pa SUC4在杏树各部位中的表达具有组织特异性,其中成熟叶片中表达量最高,雌蕊中表达量最低。为进一步研究其生物学功能,构建了适合植物遗传转化的植物表达载体并进行了烟草遗传转化。研究结果为普通杏优良品种培育提供了参考。     

巴西橡胶树 HbERFB4-1 基因的克隆和表达分析

根据EST序列信息,利用RACE技术分离了巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)的1个AP2/ERF类基因,命名为HbERFB4-1。该基因cDNA全长732 bp,含有完整的开放阅读框架,编码147个氨基酸,不含内含子。推导的HbERFB4-1氨基酸序列与杨树(Populus trichocarpa)、蓖麻(Ricinus communis)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和大豆(Glycine max)中相应蛋白氨基酸序列的一致性分别为78%、71%、62%和55%,具有典型的AP2类蛋白结构特征。聚类分析表明,HbERFB4-1属于ERF家族B4亚族。半定量RT-PCR分析结果表明,该基因在胶乳中的表达量相对较低,但乙烯利刺激后其在胶乳中的表达量迅速增加,推测该基因可能参与了胶乳中乙烯信号的转导。     

缺氮及氮素形态对烟草幼苗糖代谢的影响机理初探

为了探明缺氮及不同氮素形态对烟草幼苗糖代谢的影响机理。该试验以‘中烟100’为试材,设置正常供氮为对照(CK,NO3-∶NH4+=1∶1)、缺氮(T1)、单一铵态氮(T2)和单一硝态氮(T3)4个处理的沙培试验,检测烟株功能叶片的全氮、还原糖、总糖、蔗糖淀粉的含量及糖代谢相关酶的活性,并分析根、茎、叶等3个部位糖代谢关键基因(SUT1、INV、GBSSI、AGPase)的表达差异。结果显示:(1)烟株功能叶片的全氮含量表现为T3CKT2T1。(2)与CK前期相比,T1处理显著增加了烟株叶片的还原糖、总糖、蔗糖及淀粉含量,降低了淀粉酶的活性,但对转化酶活性影响不显著;其中烟株叶片淀粉积累表现为T1T2CKT3。(3)缺氮及氮素形态对糖转运蛋白基因(SUT1)、焦磷酸化酶基因(AGPase)和颗粒淀粉合成酶基因(GBSSI)等关键基因的表达影响显著。研究认为,缺氮及不同氮素形态下烟草幼苗氮素利用率与淀粉积累成反比,其中蔗糖转运蛋白基因(SUT1)在氮素形态影响烟叶糖代谢过程中起关键作用。     

巴西橡胶树HbSUT3和HbSUT5 mRNA在嫩茎和中脉中的原位杂交分析

为研究巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中HbSUT3和HbSUT5基因的功能,采用地高辛标记的RNA探针与橡胶树嫩茎和中脉两种组织切片分别进行RNA原位杂交,对这2种SUT基因在组织中的表达区域与表达特点进行了分析。结果表明,在橡胶树嫩茎中,两个SUT基因主要在树皮的韧皮部和皮层细胞中表达;在中脉中,两个SUT基因在除木质部导管系统外的其它部位均有表达;HbSUT3基因在嫩茎和中脉中的表达量相近,而HbSUT5基因在嫩茎中的表达量远高于中脉。这些揭示HbSUT3和HbSUT5基因可能广泛参与韧皮部装载、蔗糖运输与库细胞供给等活动,同时两个SUT基因也存在功能分化。     

发育时期和光诱导对拟南芥AtSUC2基因表达的影响

蔗糖是高等植物中碳水化合物最主要的转运形式,对于植物的生长发育至关重要.植物体内蔗糖的转运主要依赖蔗糖转运蛋白,因此对于蔗糖转运蛋白基因的研究具有重要意义.拟南芥蔗糖转运蛋白AtSUC2在蔗糖装载中起主要作用,通过半定量RT-PCR测定拟南芥叶片不同发育时期和不同光强下AtSUC2基因的表达量,研究拟南芥特定发育阶段和光诱导作用下AtSUC2基因表达的影响.结果表明,在野生型拟南芥叶片中,AtSUC2基因在16 d幼叶、30 d营养期叶片、生殖期叶片中均表达,在16 d幼叶和生殖期叶片中表达强度较弱,在营养生长旺盛时(30 d叶龄)表达较高.同时,植株在暗处理12 h时,AtSUC2基因表达量降低,在强光处理12 h时,AtSUC2基因表达量与对照差异不显著,可能AtSUC2基因的表达受光诱导但与光强无关.     

大豆蔗糖合成酶家族成员的全基因组鉴定及表达分析

该研究基于已公布的大豆基因组序列,旨在对大豆蔗糖合成酶(SUS)家族成员进行全基因组鉴定及表达分析,以探讨大豆SUS家族基因的生物学功能,为GmSUS基因的利用及大豆高产育种奠定理论基础。结果表明:(1)在大豆基因组中共鉴定到12个蔗糖合成酶基因(GmSUS1~GmSUS12)。(2)GmSUS蛋白之间序列一致性很高,均具有植物SUS家族蛋白特有的蔗糖合成结构域和糖基转移结构域;除GmSUS5外,其他GmSUS蛋白N端均具有一个保守的丝氨酸(Ser)磷酸化位点。(3)系统进化分析显示,GmSUS蛋白主要聚为3组(SUSⅠ~SUSⅢ),且位于同1组的GmSUS基因大部分具有相似的内含子/外显子分布模式。(4)12个GmSUS基因不均匀地分布在大豆的10条染色体上,片段复制可能导致了GmSUS基因在大豆基因组中的扩增。(5)表达特性分析表明,大豆SUS家族成员具有不同的组织表达模式,GmSUS8在大豆种子中表达量很高,GmSUS1、GmSUS7和GmSUS5在大豆根瘤中表达量很高,GmSUS3、GmSUS11和GmSUS12在所有被检测的组织均具有较高的表达。     

大豆磷、硫转运蛋白研究进展

磷、硫转运蛋白是大豆（Glycine max（L.）Merr.）体内磷、硫转运的重要载体,参与调节磷和硫酸盐的吸收与转运,对提高大豆的磷、硫利用效率至关重要。大豆磷转运蛋白可划分为Pht1、Pht2、Pht3、Pho1和Pho2 5大家族,目前对Pht1的研究最为深入。大豆14个Pht1家族可分为3个亚家族,他们对磷吸收和转运具有重要作用。大豆硫转运蛋白基因GmSULTR1;2b可在大豆根中特异性表达并被低硫胁迫诱导。本文基于大豆磷、硫的营养吸收、转运与利用过程中的相关性,对Pht1家族以及GmSULTR1;2b基因在大豆中的研究进展进行了综述,并对近年来大豆磷、硫转运蛋白的研究进展及未来的研究方向进行了展望。     

两个大豆GmSBP基因的特征、亚细胞定位及对非生物胁迫的响应

我国南方春大豆种子发育过程中,常处于高温、高湿季节,加之种子本身富含蛋白(约40%)和脂肪(约20%),导致南方春大豆种子易劣变。本项目组前期差异蛋白质组学研究发现蔗糖结合蛋白在高温高湿胁迫168 h时在种子田间劣变抗性品种湘豆3号发育种子中呈下调表达。为进一步从分子水平了解Gm SBP基因表达以及响应高温高湿胁迫的特性,本研究利用RT-PCR技术从大豆扩增出两个Gm SBP基因(Gm SBP2和Gm SBPL)。两个基因编码的蛋白均为亲水性,不完整的膜蛋白。荧光定量PCR分析表明:在高温高湿条件下,种子田间劣变不抗品种宁镇1号和抗性品种湘豆3号发育种子中Gm SBP2和Gm SBPL基因表达量均受高温高湿胁迫影响,也会导致种子中蔗糖和可溶性糖含量变化。在籽粒发育过程中,Gm SBP2和Gm SBPL基因表达量在花后30 d左右达到最高,对应时期的蔗糖和可溶性糖含量也达到最大值。组织特异性显示Gm SBP和Gm SBPL基因在不同组织间存在差异表达。亚细胞定位结果表明Gm SBP2和Gm SBPL蛋白均定位在细胞膜和细胞质中。以上结果表明Gm SBP2和Gm SBPL基因可能参与了植物非生物胁迫的应答过程,这将从一个侧面丰富我们对大豆种子田间劣变性和劣变抗性的认识。     

蔗糖添加对杉木低磷胁迫响应和蔗糖代谢的影响

为了揭示低磷胁迫下蔗糖对杉木低磷胁迫响应和蔗糖代谢的影响,选用两种不同磷效率杉木家系M32和M28进行低磷胁迫下的蔗糖添加试验,分析蔗糖添加对低磷胁迫下杉木形态特征、生理特性和低磷诱导相关基因表达的影响。结果表明：蔗糖添加促进了低磷胁迫下杉木苗高、根长、根表面积、根平均直径、根体积、根叶组织蔗糖含量和根叶组织无机磷含量的增加,但仍明显低于正常供磷处理下添加蔗糖处理的杉木增量。低磷促进杉木叶中花青素的积累,而正常供磷和低磷胁迫下的蔗糖添加处理都显著促进了叶片花青素含量的增加。随着胁迫时间的延长,M28与M32在根、叶组织的蔗糖含量存在显著差异,且M28根叶组织中的蔗糖合成酶活性和蔗糖磷酸合成酶活性都高于M32。蔗糖合成酶ClSuSy在M28和M32根系中受低磷胁迫诱导下调表达,但蔗糖添加处理明显诱导ClSuSy表达量升高,M28在正常供磷并添加蔗糖处理下的ClSuSy表达量显著高于其它处理。蔗糖转运蛋白SUT4、磷转运蛋白ClPht1;4、紫色酸性磷酸酶PAP1和PAP11在M28和M32根系中总体上受低磷胁迫诱导上调表达,且受蔗糖添加处理诱导下调表达。低磷胁迫下,添加或不添加蔗糖处理的M32根系SUT4的表达量均在15d时显著升高,并在45d时回落到正常水平。ClPht1;4和PAP1在低磷胁迫15d的表达量显著高于45d时的表达量,且ClPht1;4在M32根系中的表达量远高于M28。本研究表明,蔗糖对杉木低磷胁迫响应和糖代谢有重要的影响作用,低磷胁迫下添加蔗糖处理能够在一定程度上缓解杉木低磷胁迫响应。     

烟草磷转运蛋白基因NtPHT2;1的克隆和表达分析

植物对磷酸盐的吸收与利用主要依靠磷转运蛋白,其中PHT2家族编码的低亲和磷转运蛋白主要负责植物在正常供磷条件下磷酸盐的吸收、转运与再利用。为了探究低亲和磷转运蛋白基因NtPHT2;1在烟草转运磷酸盐中的作用和表达模式,本研究以普通烟草K326的cDNA为模板,克隆得到NtPHT2;1,对该基因进行生物信息学分析和蛋白质的亚细胞定位,并通过荧光定量PCR技术对该基因在低磷等非生物胁迫下的基因表达模式进行分析。结果表明：（1）NtPHT2;1基因的全长为1 764 bp,编码587个氨基酸。（2）亚细胞定位结果表明,NtPHT2;1蛋白定位于叶绿体上。（3）同源性比对发现,NtPHT2;1蛋白与辣椒CaPHT2;1蛋白的同源性最高达到91.00%。（4）启动子分析表明,NtPHT2;1启动子含有参与调控植物衰老、逆境胁迫相关的顺式作用元件。（5）组织表达模式分析表明,NtPHT2;1在叶片中的表达量最高,新叶中的表达量比老叶中的高;在低磷诱导条件下,该基因的表达量与正常条件相比差异不显著。（6）不同非生物胁迫下的表达模式表明,在盐胁迫和干旱胁迫下,该基因的表达量显著降低。研究认为,NtPHT2;1基因主要是负责烟株正常生长发育条件下磷酸盐的转运与利用。     

大豆食心虫储存蛋白hexamerin基因的克隆与表达分析

【目的】储存蛋白是昆虫发育、变态和生殖过程中氨基酸的主要来源,Hexamerin是储存蛋白家族重要成员,在昆虫的生长发育中起着重要作用。为了研究hexamerin基因(SpbHex)在大豆食心虫Leguminivora glycinivorella Matsumurav生长发育过程中的作用,对大豆食心虫SpbHex基因进行克隆与表达分析。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆SpbHex的cDNA全长序列,并通过qPCR研究其在不同发育阶段和幼虫不同组织的表达情况。【结果】SpbHex基因cDNA序列全长2 161 bp,其中开放阅读框2 112 bp,编码703个氨基酸。蛋白预测分子量84.15 ku。hexamerin基因在大豆食心虫不同发育阶段和不同组织中均有表达。在不同生长发育阶段中4龄幼虫的表达量较高,1龄和成虫的表达量较低;在不同组织中脂肪体的表达量较高,表皮中的表达量最低。【结论】本研究克隆了大豆食心虫储存蛋白hexamerin基因,并对其在大豆食心虫中表达模式进行分析,为进一步明确hexamerin基因在大豆食心虫生长发育中的作用奠定基础。     

茶树脯氨酸转运蛋白基因鉴定及表达分析

脯氨酸转运蛋白在植物体内脯氨酸的分配及响应多种非生物逆境胁迫过程中发挥着重要作用。为明确茶树体内脯氨酸转运蛋白家族情况,该研究从全基因组水平鉴定获得茶树脯氨酸转运蛋白家族成员,进行了系统进化关系、蛋白结构、基因表达特异性等分析。结果表明:(1)茶树中有6个脯氨酸转运蛋白基因,长度为1 326～1 725 bp之间,编码氨基酸数目在441～574 aa之间,蛋白质分子质量在48.5～63.0 kD之间,等电点为8.51～9.41,大部分为碱性蛋白,其结构中含有大量的α-螺旋和自由卷曲,少量的延长链和β-转角结构。(2)亚细胞定位分析结果显示,茶树CsProT1、CsProT2、CsProT4、CsProT5和CsProT6蛋白定位于细胞膜,CsProT3蛋白则定位于高尔基体。(3)CsProTs蛋白中含9～11个典型的跨膜结构域,其三级结构与保守基序特征均与拟南芥高度相似,具有高度的保守性,不同成员间氨基酸序列相似性达40.14%。(4)基因表达特异性分析显示,CsProT1,CsProT2和CsProT3基因在各个组织部位的表达量均较高,CsProT4、CsProT5和CsProT6表达量均较低,且CsProT1基因的表达量最高;除CsProT5基因外,CsProTs蛋白家族的基因均受到NaCl、干旱及冷胁迫的诱导表达。(5)蛋白相互作用分析结果显示,CsProTs蛋白可与脯氨酸氧化酶ERD5,脯氨酸生物合成限速酶P5CS1、P5CS2和δ-吡咯啉-5-羧酸脱氢酶ALDH12A1等脯氨酸合成,转运及降解有关的蛋白相互作用,共同调控茶树体内脯氨酸的含量。研究认为,茶树6个CsProTs蛋白可共同参与茶树体内脯氨酸的转运平衡及对多种非生物逆境胁迫响应的过程。     

水稻蔗糖转运载体蛋白(OsSUT2)非跨膜区域特征性序列的融合表达及其抗体制备

植物光合作用产生的蔗糖是植物生长发育的主要碳源物质,还是诱导植物生长发育过程中诸多相关基因表达的特异信号分子[1].蔗糖分子在植物器官及组织间的生理分配维持着整个植物体的正常生长发育[2].植物蔗糖转运载体(sucrosetransporter,SUT)是一类担负着蔗糖分子在细胞间的转运及信号转导的功能性蛋白家族,它在蔗糖的韧皮部装载、沿韧皮部的再吸收、韧皮部卸载和向库器官的转运等跨膜运输以及蔗糖特异信号感应过程中发挥着重要的生理功能[3～5].植物蔗糖转运载体蛋白分布于植物细胞质膜上,该转运载体蛋白含有12个疏水性跨膜结构域,在其氨…     

小麦TaCO9基因的克隆及功能分析

为了明确TaCO9-1A基因在小麦生长发育中的具体调控机理,该研究以同源克隆的方法成功获得了大麦(Hordeum vulgare)光周期基因HvCO9在小麦(Triticum aestivum)中的直系同源基因TaCO9,并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活以及表达模式分析;利用农杆菌侵染法转化拟南芥,并对过表达株系进行表型分析。结果表明:(1)TaCO9包含2个外显子和1个内含子,CDS区全长876 bp,编码291个氨基酸,蛋白序列含有特有的CCT结构域,且在不同物种间高度保守。(2)生物信息学分析表明,TaCO9基因编码的蛋白质分子量约为30.7 kD,等电点为6.24;TaCO9的启动子区含有光响应、激素应答和胁迫应答等多种顺式作用元件。(3)亚细胞定位和转录活性分析表明,TaCO9主要定位于细胞核中,且具有转录激活活性。(4)qRT-PCR结果表明,TaCO9基因在各个组织中均有表达,叶片中的表达量最高;在光照14 h条件下TaCO9的表达量显著高于光照10 h和12 h条件下的表达量,且TaCO9在大粒小麦‘西农817’子房与籽粒中的表达量显著高于‘中国春’。(5)经潮霉素筛选成功获得3个转基因拟南芥株系;进一步功能鉴定结果表明,过表达转TaCO9基因拟南芥植株的开花期迟于野生型(对照)3~4 d,但角果和籽粒较野生型大。