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。     

植物蔗糖转运蛋白及其功能调节研究进展

综述了高等植物蔗糖转运蛋白基因家族的分类,蔗糖转运蛋白的细胞定位,蔗糖转运蛋白的功能调节,以及果实中糖运转的特性等方面的研究进展,并提出了深入研究果实蔗糖运转蛋白的展望。     

植物蔗糖转运蛋白

文章概述了植物蔗糖转运蛋白的结构、性质和类群的研究进展。     

水稻蔗糖转运蛋白研究进展

蔗糖转运蛋白是光合产物运输与分配调控网络中的重要节点,主要参与蔗糖从"源"到"库"的质外体运输,在蔗糖的感应、"源"器官装载、韧皮部长距离运输和"库"器官卸载中起重要作用。总结和分析了水稻蔗糖转运蛋白基因家族的组成、蛋白结构特点、表达与调控特性、生物学功能等方面的研究进展,在此基础上,提出了蔗糖转运蛋白基础理论和应用研究方面存在的不足及应予重视和加强的主要方向。     

植物蔗糖转运蛋白表达的调控因素与分子机制

植物光合作用的产物主要以蔗糖的形式在植物体内进行从源到库的运输.蔗糖转运蛋白是此过程的重要参与者,其表达和调控与植物中光合作用产物的分配紧密关联,从而调控着植物的生长发育、结果结实、抗逆抗病等性状.蔗糖转运蛋白的表达受到植物发育时期、外界环境条件及激素的影响.蔗糖转运蛋白的调控机制有转录因子的调节、基因内部序列调控、蛋...     

蔗糖转运蛋白的调节

对影响植物蔗糖转运蛋白的表达和活性的各种内外调节因子作了综述.分别介绍了蔗糖转运蛋白在转录和翻译水平的调控、蛋白间的互作、激素协调、及外界环境因素等.     

植物ABC和MATE转运蛋白与次生代谢物跨膜转运

植物产生大量的次生代谢物,不但对植物自身适应性具有极其重要的作用,而且有着巨大的实用价值。次生代谢物的跨膜转运是植物次生代谢工程研究的一个新兴领域。ABC（ATP-binding cassette）和MATE（multidrug and toxin extrusion）转运蛋白与生物体内多种物质的跨膜转运有关,在植物次生代谢物的运输过程中均发挥着重要作用。文章主要综述了ABC和MATE转运蛋白在植物次生代谢物跨膜转运中的研究进展。     

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。     

ABC转运蛋白结构及在植物病原真菌中的功能研究进展

ABC (ATP-binding cassette)转运蛋白是最大的膜转运蛋白超家族之一,其主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度运输.所有生物体都含有大量ABC蛋白. ABC蛋白位于细胞的不同空间,如细胞膜、液泡、线粒体和过氧化物酶体.通常,ABC转运蛋白由跨膜结构域(TMD)和核苷酸结合结构域(NBD)组成,分别与底物和ATP结合.NBD执行与ATP结合和水解,是ABC转运蛋白的动力引擎,TMD识别特异性配体.大多数ABC转运蛋白最初是通过研究生物体耐药性而被发现的,包括多效耐药(PDR)和多药耐药(MDR).本文对ABC转运蛋白的结构及作用机制,以及植物病原真菌中ABC转运蛋白功能的研究进展进行综述.     

物种形成基因及其功能

什么是物种?新物种是如何形成的？这些问题是生命科学研究的重大问题.物种的形成是在生殖隔离的基础上某些新的生物学性状的形成和保留,是生物进化的最基本过程,其实质是基因结构突变的积累与功能的分化. 地理隔离使群体中的基因不能交流,基因突变也会影响个体间交配趣向,从而造成交配隔离或者交配后杂合体的基因组不亲和、杂交不育甚至杂交不活,使不同的群体逐渐分化为新物种. 随着分子生物学与基因组学的飞速发展,进化生物学家已经发现一些与物种形成有关的基因-物种形成基因（speciation genes）,鉴定并了解这些基因的功能,不仅能使我们在分子水平上理解新物种形成的实质和规律、而且对于我们突破种间屏障进行远缘杂交育种也有重要的理论指导意义.本文综述了目前对几个物种形成基因及其功能的研究进展,为该领域的进一步研究提供资料.     

高等植物中蔗糖降解酶及其基因表达与调控

大多数植物的库器官都是以蔗糖的形式接受碳源和能源,蔗糖进入库代谢需要转化酶和蔗糖合成酶降解成为葡萄糖和果糖,而糖又调节植物代谢过程中许多酶的基因表达,因此蔗糖降解酶是植物生长发育中起关键作用的酶．综述了近年来蔗糖合成酶和转化酶的作用及它们基因表达和调节的研究进展．     

Sucrose Phosphate Synthase Genes in Plants Belong to Three Different Families

We present phylogenetic analyses to demonstrate that there are three families of sucrose phosphate synthase (SPS) genes present in higher plants. Two data sets were examined, one consisting of full-length proteins and a second larger set that covered a highly conserved region including the 14-3-3 binding region and the UDPGlu active site. Analysis of both datasets showed a well supported separation of known genes into three families, designated A, B, and C. The genomic sequences of Arabidopsis thaliana include a member in each family: two genes on chromosome 5 belong to Family A, one gene on chromosome 1 to Family B, and one gene on chromosome 4 to Family C. Each of three Citrus genes belong to one of the three families. Intron/exon organization of the four Arabidopsis genes differed according to phylogenetic analysis, with members of the same family from different species having similar genomic organization of their SPS genes. The two Family A genes on Arabidopsis chromosome 5 appear to be due to a recent duplication. Analysis of published literature and ESTs indicated that functional differentiation of the families was not obvious, although B family members appear not to be expressed in roots. B family genes were cloned from two Actinidia species and southern analysis indicated the presence of a single gene family, which contrasts to the multiple members of Family A in Actinidia. Only two family C genes have been reported to date. Received: 17 April 2001 / Accepted: 27 August 2001     

甘蔗脱毒健康种苗中单糖转运蛋白基因差异表达分析

旨在探讨脱毒处理对单糖转运蛋白表达量的影响,分析了3种甘蔗单糖转运蛋白基因SGT1、SGT2和PST2a在健康种苗和常规种苗不同生长时期的表达量差异。结果显示,在苗期和分蘖期甘蔗脱毒健康种苗叶片中SGT1、SGT2和PST2a表达量高于未脱毒种苗;在拔节期和成熟期甘蔗脱毒健康种苗未成熟茎节中SGT1、SGT2和PST2a表达量也高于未脱毒种苗;而在成熟茎节中表达量没有差异。苗期和分蘖期甘蔗叶片以及未成熟茎节中细胞生长分裂旺盛,需要利用大量单糖以提供能源和生物合成的前体物质。结果表明,该3种单糖转运蛋白基因表达量上升可能提供更多单糖用于细胞代谢,促进脱毒健康种苗的快速生长及最终生物量的积累。     

Histone Lysine Demethylases and Their Functions in Plants

Histone methylation—transfer of methyl groups to lysines or arginines residues of histone tails—plays an important role in the regulation of gene expression in eukaryotic cells. Histone methylation levels are regulated by histone methyltransferases and histone demethylases. There are two types of histone lysine demethylases (KDMs) in eukaryotes: KDM1/LSD1-like and JmjC domain-containing demethylases. KDMs can regulate gene expression directly through histone modification or indirectly through DNA methylation and siRNA regeneration. Recent studies indicate that KDMs play important regulatory roles in plant growth and developmental processes such as flowering time control, hormone response and circadian regulation.     

植物中的MAPK及其在信号传导中的作用

促分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)是一类存在于真核生物中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。同动物和酵母中MAPKs类似,植物中的MAPK级联途径也是由MAPKs、MAPKKs、MAPKKKs三种类型的激酶组成。植物细胞内受体接受外界刺激信号,然后依次磷酸化激活MAPKKKs、MAPKKs和MAPKs,并影响相关基因表达。目前已经从植物中分离到一些MAPKs、MAPKKs和MAPKKKs,它们参与了植物激素、生物胁迫及非生物胁迫等过程的信号传导。介绍了植物响应外界环境胁迫过程中,不同机制和因子对MAPKs级联途径的调控。     

植物VE合成相关酶基因克隆及VE在体内功能研究进展

维生素E(VE)的天然产物有8种类型, 分别为a、b、g、d-生育酚(tocopherol)和a、b、g、d-生育三烯酚(tocotrienol), 对植物、动物和人类都具有十分重要的生理作用。医学证明, 维生素E不仅与生殖系统,而且与中枢神经系统、消化系统、心血管系统和肌肉系统的正常代谢都有密切关系; 它也是治疗冠心病、动脉粥样硬化、贫血、脑软化、肝病和癌症等的辅助药物。而绿色植物则是人类和动物VE的基本来源。近年来随着植物基因组学的发展和营养基因组学概念的提出, 通过快速分离植物营养代谢(VE)相关酶的基因, 最终解析和调控植物微量营养素代谢途径, 利用代谢工程的方法大大提高植物营养价值之策略正在逐步完善。本文对有关植物中VE生物合成途径和相关酶基因克隆研究现状, 以及VE在植物体 内的作用和功能研究进展进行了综述, 以期为VE作用机理的探寻和功能开发提供新思路。