【摘要】：SWEET家族基因是一個(gè)新的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,主要包含兩個(gè)MtN3/saliva跨膜結(jié)構(gòu)域,而少數(shù)原核生物只含有1個(gè)結(jié)構(gòu)域。真核生物的Mt N3/saliva蛋白家族主要包括7個(gè)跨膜螺旋,但是已報(bào)道的17個(gè)擬南芥SWEET家族成員中有16個(gè)基因含有7個(gè)跨膜螺旋,有一個(gè)基因含有6個(gè)跨膜螺旋(AT1G66770)。原核生物的3個(gè)跨膜的MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域發(fā)生了復(fù)制,導(dǎo)致產(chǎn)生了真核生物的2個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域的SWEET蛋白,由于這種特殊的結(jié)構(gòu),通常將原核生物這一基因家族稱為Semi SWEETs。目前對(duì)該家族的功能研究較少,近年的研究結(jié)果表明SWEET家族基因可能作為糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或通過與離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的相互作用促進(jìn)離子轉(zhuǎn)運(yùn),調(diào)節(jié)包括轉(zhuǎn)運(yùn)糖類、發(fā)育、環(huán)境適應(yīng)性在內(nèi)的不同的生理過程。本研究以桉樹SWEET家族基因?yàn)檠芯繉?duì)象,對(duì)其進(jìn)行了全面的分析,利用生物信息學(xué)的方法,對(duì)它們的進(jìn)化、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等做了分析。主要研究結(jié)果如下:1從phytozome數(shù)據(jù)庫中檢索桉樹、擬南芥中的所有含MtN3/Saliva結(jié)構(gòu)域的基因,其中,桉樹中共檢索到52條同源序列,擬南芥中檢索到17條同源序列。擬南芥所有17條序列均含有兩個(gè)Mt N3/saliva結(jié)構(gòu)域,且跨膜區(qū)大于或等于6個(gè),全部定義為SWEET家族。而桉樹52條同源序列中:有40條序列跨膜區(qū)大于或等于6個(gè),除EgSWEET9c含有3個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域外,其余基因均含有兩個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域,將這40個(gè)基因定義為SWEET家族成員;6條序列有兩個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域,但跨膜區(qū)少于6個(gè),可能是SWEET家族成員;6條序列只有1個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域,與原核生物的Semi SWEETs結(jié)構(gòu)相似。2為了研究不同植物中含有MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域基因的進(jìn)化和親緣關(guān)系,本文分析了來自37個(gè)不同物種的947個(gè)含有MtN3/saliva基因。這947個(gè)基因分為11個(gè)分枝和一些OG分枝,這些基因分為A1、A2、A3和B1四個(gè)亞家族。A1亞家族主要是第三分枝,包括AtSWEET4-8和6個(gè)桉樹基因,A2亞家族主要是第五分枝,主要包括AtSWEET16、AtSWEET17以及6個(gè)桉樹基因,A3亞家族主要是1、2、4三個(gè)分枝,包括AtSWEET1-3和13個(gè)桉樹基因,B1亞家族主要是6-11分枝,包括AtSWEET9-15以及24個(gè)桉樹基因,還有2個(gè)基因不在上述亞家族內(nèi),屬于OG分枝。3通過檢索phytozome數(shù)據(jù)庫和DNAMAN軟件對(duì)桉樹中的SWEET家族基因的基本性質(zhì)作了分析:跨膜區(qū)大于或等于6個(gè)的40個(gè)基因序列中,兩個(gè)Mt N3/saliva家族結(jié)構(gòu)域所含的氨基酸個(gè)數(shù)大約都在90個(gè)左右,這40個(gè)基因的開放閱讀框架(ORF)從1208bp到7084bp不等。在跨膜區(qū)少于6個(gè)的12個(gè)基因里,EgSWEET2d長(zhǎng)度最短,EgSWEET17e長(zhǎng)度最長(zhǎng)。開放閱讀框架從529bp到4615bp不等,外顯子數(shù)目從3到6不等。4在由phytozome數(shù)據(jù)庫提供的染色體位置信息的基礎(chǔ)上將檢索到的含有MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域的52個(gè)SWEET家族基因定在桉樹染色體上。桉樹一共有11條染色體,但檢索到的這52個(gè)SWEET家族基因只有45個(gè)基因定位在染色體上,且絕大多數(shù)是成簇出現(xiàn)的,其余7個(gè)基因可能沒有定位在拼接后的染色體上,定位在染色體上的45個(gè)基因主要分布在8條染色體上。5表達(dá)水平分析表明:34個(gè)基因在莖尖處表達(dá)量較高,37個(gè)基因在幼葉表達(dá)量較高,36個(gè)基因在老葉處表達(dá)量較高,31個(gè)基因在木質(zhì)部表達(dá)量最高,在韌皮部表達(dá)量較高的基因有40個(gè)。6不同脅迫下的誘導(dǎo)處理表明:在葡萄糖溶液的處理下,有11個(gè)基因表達(dá)量上調(diào),有2個(gè)基因表達(dá)量下調(diào),有7個(gè)基因表達(dá)量基本不變;在蔗糖溶液的處理下,有15個(gè)基因表達(dá)量上調(diào),有2個(gè)基因表達(dá)量下調(diào),有3個(gè)基因表達(dá)量基本不變;在NaCl溶液的處理下,有11個(gè)基因表達(dá)量上調(diào),2個(gè)基因表達(dá)量下調(diào),7個(gè)基因表達(dá)量基本不變。由此可知,在這20個(gè)基因中,受蔗糖誘導(dǎo)的基因最多。這些結(jié)果為深入了解桉樹SWEET家族基因提供了參考依據(jù)。
[Abstract]:The SWEET family of genes is a new sugar transporter, which mainly contains two MtN3/saliva transmembrane domains, while a few prokaryotes contain only one. The MtN3/saliva family of eukaryotes mainly consists of seven transmembrane helices, but 16 of the 17 reported members of the SWEET family in Arabidopsis contain seven transmembrane helices. A gene contains six transmembrane helixes (AT1G66770). Three transmembrane MtN3/saliva domains in prokaryotes are replicated, resulting in the production of two MtN3/saliva domain SWEET proteins in eukaryotes. Because of this special structure, the prokaryote family of genes is often referred to as Semi SWEETs. Less, recent studies have shown that SWEET family genes may act as sugar transporters or interact with ion transporters to promote ion transport and regulate different physiological processes including transporting carbohydrates, development and environmental adaptability. The main results are as follows: 1. All the genes of Eucalyptus and Arabidopsis containing MtN3/Saliva domain were retrieved from the phytozome database. Among them, 52 homologous sequences were found in Eucalyptus, and one Eucalyptus homologous sequence was found in Arabidopsis. Seventeen sequences contained two MtN3/saliva domains, and the transmembrane region was greater than or equal to six, all of which were defined as SWEET family. Of the 52 Eucalyptus homologous sequences, 40 sequences had more than or equal to six transmembrane domains. Except EgSWEET9c had three MtN3/saliva domains, the rest of the genes contained two MtN3/saliva domains. Six sequences have two MtN3/saliva domains, but less than six transmembrane domains, which may be members of the SWEET family. Six sequences have only one MtN3/saliva domain, which is similar to the structure of Simi SWEETs in prokaryotes. 947 genes from 37 different species contained MtN3/saliva gene. The 947 genes were divided into 11 branches and some OG branches. These genes were divided into four subfamilies A1, A2, A3 and B1. The A1 subfamily was mainly the third branch, including AtSWEET4-8 and six Eucalyptus genes. The A2 subfamily was mainly the fifth branch, including AtSWEET16, AtSWEET1 and six eucalyptus. Tree genes, A3 subfamily is mainly 1,2,4 three branches, including AtSWEET 1-3 and 13 Eucalyptus genes, B1 subfamily is mainly 6-11 branches, including AtSWEET 9-15 and 24 Eucalyptus genes, there are two genes not in the above subfamily, belong to OG branching. Among the 40 gene sequences with transmembrane region greater than or equal to 6, the number of amino acids in the two Mt N3/saliva family domains was about 90, and the open reading frame (ORF) of these 40 genes ranged from 1208 BP to 7084 bp. The open reading frame ranged from 529 BP to 4615 bp, and the number of exons ranged from 3 to 6. 4 On the basis of chromosome location information provided by phytozome database, 52 SWEET family genes containing MtN3/saliva domain were located on Eucalyptus chromosomes. There were 11 chromosomes in eucalyptus, but these 52 SWEET families were retrieved. Only 45 genes were located on chromosomes, and most of them appeared in clusters. The other 7 genes may not be located on spliced chromosomes. The 45 genes located on chromosomes were mainly distributed on 8 chromosomes. 5 expression level analysis showed that 34 genes were highly expressed at the tip of stem and 37 genes were on the surface of young leaves. The expression of 36 genes was higher in the old leaves, 31 genes were the highest in xylem, and 40.6 genes were induced in phloem. The results showed that 11 genes were up-regulated, 2 genes were down-regulated and 7 genes were basically unchanged under glucose treatment. Under the treatment of NaCl solution, 11 genes were up-regulated, 2 genes were down-regulated, and 3 genes were basically unchanged. Under the treatment of NaCl solution, 11 genes were up-regulated, 2 genes were down-regulated and 7 genes were basically unchanged. These results provide a reference for understanding the SWEET family genes of Eucalyptus.
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S792.39;Q943.2

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本文編號(hào)：2205033