【摘要】：蔗糖是植物體中重要的碳源物質(zhì),參與植物的生長(zhǎng)、發(fā)育乃至信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個(gè)生理過(guò)程。植物體在長(zhǎng)距離運(yùn)輸蔗糖的過(guò)程中,蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)機(jī)制,以洛陽(yáng)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(yùn)蛋白基因,命名為PsSUT2。該基因全長(zhǎng)2 347 bp,包含1 803 bp的開(kāi)放閱讀框,編碼601個(gè)氨基酸,Gen Bank登錄號(hào)為KC542396,相對(duì)分子量為64.6 k D,等電點(diǎn)為6.14,與葡萄(Vitis vinifera)中的蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)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(gè)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(dá)量及可溶性糖的含量變化,結(jié)果表明,在牡丹的年生長(zhǎng)周期中,PsSUT2在牡丹的根、老莖、葉和鱗芽(花瓣)中均有表達(dá),但主要在盛花期的花瓣中大量表達(dá),相對(duì)表達(dá)量為11.18,是同時(shí)期根的4.26倍、小風(fēng)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(shí)期的其他部位乃至其他時(shí)期的所有部位相比差異顯著,因此推測(cè)該基因可能參與了"庫(kù)"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(lái)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(shuō)明洛陽(yáng)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(kāi)放。相關(guān)性分析表明,PsSUT2的表達(dá)量與與葉片中蔗糖的含量及根中葡萄糖含量成顯著負(fù)相關(guān),說(shuō)明該基因的表達(dá)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(jìn)一步了解PsSUT2基因的功能、利用該基因進(jìn)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(hù)柱(4mm×50mm)，化學(xué)工作站版本是Chromleon6.1，流動(dòng)相A：蒸餾水，流動(dòng)相B：250nmol/LNaOH溶液。2個(gè)流動(dòng)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(cè)器(溫度30℃,進(jìn)樣量25μL)。待測(cè)樣品過(guò)0.22μm濾膜后上機(jī)進(jìn)樣，測(cè)定結(jié)果回收率：蔗糖95.51%，葡萄糖93.32%，果糖95.21%。標(biāo)樣蔗糖等購(gòu)自Sigma公司(美國(guó))。2結(jié)果與分析2.1牡丹PsSUT2的克隆以展葉期洛陽(yáng)紅葉片的cDNA為模板，通過(guò)PCR擴(kuò)增，獲得長(zhǎng)度為987bp的中間片段(圖1A)。Blastn比對(duì)分析表明，該片段與杜仲(Eucommiaulmoides)(AAX49396)、碧桃(Prunuspersicaf.duplex)(EMJ23234)、葡萄(Vitisvinifera)(ADP37122)和車(chē)前(Plantagoasiatica)(CAD58887)SUT基因的氨基酸序列同源性高達(dá)81%，認(rèn)為該片段為牡丹SUT基因序列�；诒Ｊ貐^(qū)序列，通過(guò)3'和5'RACE擴(kuò)增，獲得基因序列的3'端和5'端。3'RACE擴(kuò)增得到991bp的片段(圖1B)，登錄NCBI網(wǎng)站進(jìn)行核酸序列比對(duì)，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(dá)78%，確認(rèn)其為牡丹PsSUT2基因3'端序列。5'RACE擴(kuò)增得到一個(gè)長(zhǎng)為745bp的片段(圖1C)，登錄NCBI網(wǎng)站進(jìn)行序列比對(duì)，確認(rèn)其為PsSUT2基因5'端序列。使用DNAMAN軟件對(duì)所得到的基因序列進(jìn)行拼接，獲得全長(zhǎng)cDNA序列，將其定名PsSUT2。序列長(zhǎng)為2347bp，包含1803bp的開(kāi)放閱讀框，編碼601個(gè)氨基酸。3′非翻譯區(qū)長(zhǎng)213bp，5′非翻譯區(qū)長(zhǎng)328bp，該蛋白質(zhì)具有2個(gè)高度保守的盒子(box)，即DSAPLLN(293~299)和VLVNLLTSVR(358~367)。GenBank登錄號(hào)：KC542396。2.2牡丹PsSUT2同源性比對(duì)及分子?

ransport-er2)結(jié)構(gòu)比較類(lèi)似，推測(cè)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(gè)氨基酸，其含有1個(gè)535個(gè)氨基酸(63~598)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)子組成的保守結(jié)構(gòu)域，含有一個(gè)483個(gè)氨基酸(66~549)MFS功能域，，屬于MFS蛋白家族。該蛋白有12個(gè)跨膜螺旋，疏水性氨基酸分布在整個(gè)肽鏈中，且大部分區(qū)域?yàn)槭杷畢^(qū)，N端有一個(gè)57個(gè)氨基酸的延長(zhǎng)區(qū)域，比PsSUT1多出了26個(gè)氨基酸，中央環(huán)區(qū)的長(zhǎng)度為99個(gè)氨基酸(276~375)。較長(zhǎng)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(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)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(xiàng)目(No.102102110033) 鄭州市重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(No.30800472)
【分類(lèi)號(hào)】：S685.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 史國(guó)安;郭香鳳;張國(guó)海;包滿珠;;牡丹開(kāi)花和衰老期間花瓣糖代謝的研究[J];園藝學(xué)報(bào);2009年08期

2 劉志敏;孔德政;李永華;楊秋生;;盆栽和地栽‘洛陽(yáng)紅’牡丹根系的碳氮代謝動(dòng)態(tài)[J];林業(yè)科學(xué);2008年09期

3 翟敏;李永華;楊秋生;;盆栽和地栽牡丹光合特性的比較[J];園藝學(xué)報(bào);2008年02期

4 白雪梅;張立軍;吳曉丹;胡凱;阮燕曄;;植物蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[J];植物生理學(xué)通訊;2006年06期

5 楊彩菊;郝大海;楊素祥;王芳;李燦輝;陳善娜;;高等植物中的蔗糖載體[J];植物生理學(xué)通訊;2006年04期

6 秦巧平,張上隆,謝鳴,陳俊偉;果實(shí)糖含量及成分調(diào)控的分子生物學(xué)研究進(jìn)展[J];果樹(shù)學(xué)報(bào);2005年05期

7 楊秋生,朱麗娟,路玲,盧欣周;遮蔭及蔗糖噴施對(duì)牡丹花色及光合特性的影響[J];河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 鄭乾明;甜橙糖轉(zhuǎn)運(yùn)子基因分離及其在果實(shí)糖積累中的功能研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 劉曉娟;根域限制對(duì)牡丹碳代謝和內(nèi)源激素變化的影響[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王翠麗;菊花脂肪酸脫飽和酶基因CmFAD7的克隆與表達(dá)分析[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李高燕;孫昭倩;郭慶梅;周鳳琴;;4種大棗的營(yíng)養(yǎng)成分分析[J];山東科學(xué);2017年03期

2 黃欣;王華新;孫開(kāi)道;林茂;李進(jìn)華;孫利娜;;高溫季節(jié)紅花j的疽鍍睪考熬還夂纖俾實(shí)謀浠痆J];湖南農(nóng)業(yè)科學(xué);2017年04期

3 栗燕;楊旭升;楊秋生;崔洋;常毅洪;高夢(mèng)媛;宋佳;;牡丹蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因PsSUT2的克隆及表達(dá)分析[J];農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào);2017年04期

4 劉曉娟;;根域限制對(duì)牡丹花器官碳代謝的影響[J];河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2017年02期

5 武沖;張曉敏;尹燕雷;馮立娟;楊雪梅;王菲;;遮陰對(duì)紅葉櫻花光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2017年02期

6 李馨s

本文編號(hào)：2526215