甘薯蔗糖轉運蛋白家族基因的克隆與功能初探.pdf

1、甘薯是世界上主要糧食作物之一，它具有營養(yǎng)豐富、產量高等特點。在甘薯生產中發(fā)現(xiàn)，有些地上部分長勢旺的品種地下部分產量卻很低，而有些地上部分長勢弱的品種地下部分產量卻較高，也存在中間型的品種，說明甘薯地上部分光合產物的持續(xù)供應與地下部分塊根的形成和膨大是不同步的，表現(xiàn)型與光合產物的庫-源調控有著密切的關系，而“庫-源”調控錯綜復雜，這一難題現(xiàn)在還未解決。我們從“庫-源-流”理論的“流”入手，重點研究光合產物的轉運過程（蔗糖轉運過程），探究蔗

2、糖向下運輸?shù)姆肿诱{控機制。本研究圍繞韌皮部蔗糖轉運蛋白，克隆得到四個IbSUTs基因，利用熒光定量PCR技術研究IbSUTs在5個品種和不同處理條件下的表達水平差異，明確甘薯蔗糖轉運過程中發(fā)揮重要功能的SUT基因，為今后甘薯庫源調控研究和分子育種提供理論基礎，同時對蔗糖轉運蛋白的基因功能進行了初步的研究。
　　(1)首先根據(jù)已知的IbSUTs EST序列和其他物種的SUT序列信息，利用RACE技術得到IbSUT3、IbSUT4 c

3、DNA序列，又從NCBI數(shù)據(jù)庫得到登錄的IbSUT1、IbSUT2。然后利用生物信息學的手段對甘薯蔗糖轉運蛋白家族的四個成員的等電點、相對分子質量、核苷酸序列和氨基酸序列的相似性、氨基酸同源性、跨膜結構域預測、進化樹構建等信息進行分析。根據(jù)進化樹發(fā)現(xiàn)IbSUT1、IbSUT2、IbSUT3屬于GroupⅠ家族，IbSUT4屬于GroupⅣ家族。
　　(2)前人的研究發(fā)現(xiàn)蔗糖轉運蛋白基因家族中各個成員的功能均有所不同，基因功能不同其

4、表達水平也會不同。我們選取長勢和產量差異明顯的5個品種即濟薯25、濟薯18、農林57、徐薯32、廣薯87，利用相對熒光定量PCR技術研究IbSUT1、IbSUT2、IbSUT3、IbSUT4在五個品種中的表達水平。IbSUT1基因在廣薯87葉、莖、根中表達量高出其他品種10倍左右。對廣薯87和濟薯25的表達譜進行分析，發(fā)現(xiàn)IbSUT1、IbSUT2在葉和莖中表達量較高，根中表達量低，在莖和葉中表達量高。
　　(3)為進一步探究Ib

5、SUTs的功能，我們設計了氮素處理實驗和烯效唑處理實驗。對不同濃度氮素處理的濟薯25根、莖和葉的IbSUTs表達水平進行分析，發(fā)現(xiàn)隨著施氮量的增加，莖中IbSUT1表達水平增高。烯效唑處理濟薯25結果表明，烯效唑處理后IbSUT1莖表達量同樣升高。兩個實驗都會造成濟薯25產量的增加，對應的IbSUT1在莖中表達量都升高。因此，推斷IbSUT1參與蔗糖在莖中的轉運過程。
　　(4)IbSUTs蛋白質結構預測具有12個跨膜結構域，定位