甘薯蔗糖轉(zhuǎn)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(chǎn)量高等特點。在甘薯生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，有些地上部分長勢旺的品種地下部分產(chǎn)量卻很低，而有些地上部分長勢弱的品種地下部分產(chǎn)量卻較高，也存在中間型的品種，說明甘薯地上部分光合產(chǎn)物的持續(xù)供應(yīng)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(chǎn)物的庫-源調(diào)控有著密切的關(guān)系，而“庫-源”調(diào)控錯綜復(fù)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(chǎn)物的轉(zhuǎn)運過程（蔗糖轉(zhuǎn)運過程），探究蔗

2、糖向下運輸?shù)姆肿诱{(diào)控機制。本研究圍繞韌皮部蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白，克隆得到四個IbSUTs基因，利用熒光定量PCR技術(shù)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(zhuǎn)運過程中發(fā)揮重要功能的SUT基因，為今后甘薯庫源調(diào)控研究和分子育種提供理論基礎(chǔ)，同時對蔗糖轉(zhuǎn)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(shù)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(xué)的手段對甘薯蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白家族的四個成員的等電點、相對分子質(zhì)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(jié)構(gòu)域預(yù)測、進化樹構(gòu)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(zhuǎn)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(chǎn)量差異明顯的5個品種即濟薯25、濟薯18、農(nóng)林57、徐薯32、廣薯87，利用相對熒光定量PCR技術(shù)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(shè)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(jié)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(chǎn)量的增加，對應(yīng)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(zhuǎn)運過程。
　　(4)IbSUTs蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測具有12個跨膜結(jié)構(gòu)域，定位