【摘要】：蔗糖是植物體中重要的碳源物質(zhì),參與植物的生長、發(fā)育乃至信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個生理過程。植物體在長距離運輸蔗糖的過程中,蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白(sucrose transporters,SUT)基因起關(guān)鍵作用。為了解該基因在牡丹(Paeonia suffruticosa)植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)運機制,以洛陽紅牡丹(P.suffruticosa'Luoyanghong')為材料,利用反轉(zhuǎn)錄PCR(reverse transcription-PCR,RT-PCR)和RACE(rapid-amplification of cDNA ends)方法從葉片中克隆了蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因,命名為PsSUT2。該基因全長2 347 bp,包含1 803 bp的開放閱讀框,編碼601個氨基酸,Gen Bank登錄號為KC542396,相對分子量為64.6 k D,等電點為6.14,與葡萄(Vitis vinifera)中的蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因同源性最高,為75.27%。該蛋白屬于易化子超家族(major facilitator superfamily,MFS)成員,包含12個跨膜螺旋。采用qRT-PCR和離子色譜法研究牡丹不同生育期與不同組織部位中PsSUT2基因的表達量及可溶性糖的含量變化,結(jié)果表明,在牡丹的年生長周期中,PsSUT2在牡丹的根、老莖、葉和鱗芽(花瓣)中均有表達,但主要在盛花期的花瓣中大量表達,相對表達量為11.18,是同時期根的4.26倍、小風鈴期根的4.40倍、圓桃期花瓣的10.48倍、鱗芽分化期鱗芽的30.55倍,與同時期的其他部位乃至其他時期的所有部位相比差異顯著,因此推測該基因可能參與了"庫"端蔗糖的卸載。蔗糖、葡萄糖和果糖的含量在不同生育期、不同部位間存在較大差異,盛花期到來之前,鱗芽(花瓣)中蔗糖含量幾乎為0,而葡萄糖和果糖水平較高,說明洛陽紅牡丹花瓣屬于己糖(葡萄糖和果糖)積累型器官,己糖的不斷積累有利于花朵的開放。相關(guān)性分析表明,PsSUT2的表達量與與葉片中蔗糖的含量及根中葡萄糖含量成顯著負相關(guān),說明該基因的表達可能受葉片中蔗糖及根中葡萄糖的反饋抑制。本研究結(jié)果為進一步了解PsSUT2基因的功能、利用該基因進行牡丹分子育種和遺傳改良提供理論依據(jù)。
【圖文】：

CarboPacPA10分離柱(4mm×250mm)與CarboPacPA10保護柱(4mm×50mm)，化學(xué)工作站版本是Chromleon6.1，流動相A：蒸餾水，流動相B：250nmol/LNaOH溶液。2個流動相體積比V(A)∶V(B)=80∶20，流速0.8mL/min，柱箱溫度30℃，電化學(xué)檢測器(溫度30℃,進樣量25μL)。待測樣品過0.22μm濾膜后上機進樣，測定結(jié)果回收率：蔗糖95.51%，葡萄糖93.32%，果糖95.21%。標樣蔗糖等購自Sigma公司(美國)。2結(jié)果與分析2.1牡丹PsSUT2的克隆以展葉期洛陽紅葉片的cDNA為模板，通過PCR擴增，獲得長度為987bp的中間片段(圖1A)。Blastn比對分析表明，該片段與杜仲(Eucommiaulmoides)(AAX49396)、碧桃(Prunuspersicaf.duplex)(EMJ23234)、葡萄(Vitisvinifera)(ADP37122)和車前(Plantagoasiatica)(CAD58887)SUT基因的氨基酸序列同源性高達81%，認為該片段為牡丹SUT基因序列�；诒Ｊ貐^(qū)序列，通過3'和5'RACE擴增，獲得基因序列的3'端和5'端。3'RACE擴增得到991bp的片段(圖1B)，登錄NCBI網(wǎng)站進行核酸序列比對，表明該片段序列與可可(Theobromacacao)(KF776548.1)、碧桃(XM_007221973.1)、葡萄(FQ394908.1)和杜仲(AY946204.1)等植物的SUT2基因序列同源性高達78%，確認其為牡丹PsSUT2基因3'端序列。5'RACE擴增得到一個長為745bp的片段(圖1C)，登錄NCBI網(wǎng)站進行序列比對，確認其為PsSUT2基因5'端序列。使用DNAMAN軟件對所得到的基因序列進行拼接，獲得全長cDNA序列，將其定名PsSUT2。序列長為2347bp，包含1803bp的開放閱讀框，編碼601個氨基酸。3′非翻譯區(qū)長213bp，5′非翻譯區(qū)長328bp，該蛋白質(zhì)具有2個高度保守的盒子(box)，即DSAPLLN(293~299)和VLVNLLTSVR(358~367)。GenBank登錄號：KC542396。2.2牡丹PsSUT2同源性比對及分子?

ransport-er2)結(jié)構(gòu)比較類似，推測SUT2可能有糖感應(yīng)子的功能(楊彩菊等,2006)。本研究克隆得到的牡丹PsSUT2基因，共編碼601個氨基酸，其含有1個535個氨基酸(63~598)蔗糖轉(zhuǎn)運子組成的保守結(jié)構(gòu)域，含有一個483個氨基酸(66~549)MFS功能域，，屬于MFS蛋白家族。該蛋白有12個跨膜螺旋，疏水性氨基酸分布在整個肽鏈中，且大部分區(qū)域為疏水區(qū)，N端有一個57個氨基酸的延長區(qū)域，比PsSUT1多出了26個氨基酸，中央環(huán)區(qū)的長度為99個氨基酸(276~375)。較長的N端氨基酸序列可能決定了底物親和性(Schulzeetal.,2000)，而中央環(huán)對轉(zhuǎn)運圖4牡丹PsSUT2跨膜結(jié)構(gòu)域分析Figure4TransmembranedomainanalysisofPsSUT2ofPaeoniasuffruticosa-6000-5000-4000-3000-2000-10000100020003000基氨分值酸heTminoacidacores0100200300400500600i=＞00=＞i氨基酸位置Theaminoacidsite574
【作者單位】： 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院;鶴壁市淇濱區(qū)園林局;
【基金】：河南省科技攻關(guān)項目(No.102102110033) 鄭州市重點科技攻關(guān)計劃項目(No.30800472)
【分類號】：S685.11

【參考文獻】

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【共引文獻】

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6 李馨s

本文編號：2526215