玉米（Zea mays L.）是當(dāng)今世界最重要的糧食作物和飼料作物之一,也是目前全世界產(chǎn)量最高的農(nóng)作物。玉米生長發(fā)育所需的能源來自于光合作用產(chǎn)生的碳水化合物。碳水化合物以糖（包括蔗糖、單糖和糖醇）的形式轉(zhuǎn)運(yùn)到玉米根、種子和花等異養(yǎng)組織以供著這些組織的生長發(fā)育,也能作為信號分子和滲透調(diào)節(jié)物在響應(yīng)非生物脅迫中起作用。糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是玉米體內(nèi)糖分子轉(zhuǎn)運(yùn)的功能蛋白,目前關(guān)于玉米糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因功能的研究較少,探索玉米糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族的演化規(guī)律和基因功能,對玉米品質(zhì)的分子改良和調(diào)控生物量的積累具有理論指導(dǎo)意義。本研究通過利用植物擬南芥各糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因家族的保守結(jié)構(gòu)域進(jìn)行玉米基因組數(shù)據(jù)庫BLASTP分析,檢索了玉米全基因組的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;通過對各基因家族的序列特性、系統(tǒng)演化和表達(dá)模式與功能特性的初步研究,為玉米糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能的深入研究提供基礎(chǔ),同時為玉米分子育種與糖性狀的調(diào)控提供理論依據(jù)和基因資源。主要結(jié)果如下:1.通過BLASTP同源比對分析,在玉米全基因組中共鑒定了97個糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,與其他物種一樣分屬于MFS和MtN3_slv兩個超家族。根據(jù)序列特征和物種內(nèi)的基因聚類可分為... 

【文章來源】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)四川省 211工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

“源”組織韌皮部裝載的3種模式（引自張懿等.，2015）

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文5白。除了為植物發(fā)育提供碳水化合物外，糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在植物的非生物脅迫、抗逆境生理以及與微生物的互生等方面都有重要的作用。圖1.2“庫”組織韌皮部卸載的3種方式（引自張懿等，2015）Fig.1.2Threewaysof"sink"organizationphloemunloading(A)共質(zhì)體卸載(B)SUT參與的質(zhì)外體卸載(C)CWI參與的質(zhì)外體卸載PPC：韌皮部薄壁細(xì)胞；CC：伴胞；SE：篩管分子；SC：庫細(xì)胞(A)Symplasmicunloading(B)SUT-involvedapoplasmicunloading(C)CWI-assistedapoplasmicunloading.PPC:Phloemparenchymacell;CC:Companioncell;SE:Sieveelements;SC:Sinkcell1.3植物糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白研究進(jìn)展對植物糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的研究起始于上世紀(jì)90年代，在過去的二十多年中，已經(jīng)鑒定了許多編碼糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因，并通過在異源系統(tǒng)中功能性驗證，研究其空間和時間表達(dá)，進(jìn)而探究其功能。糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的組織或細(xì)胞特異性表達(dá)表明它們的特定生物學(xué)功能，如韌皮部裝載和卸載，花粉發(fā)育和發(fā)芽以及病原體相互作用[26]。就目前的研究來看，植物糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白為三個大類：蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族（SUT/SUC）、單糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族（MST）和SWEET蛋白家族。在研究的許多植物中都發(fā)現(xiàn)了這些家族的成員，在擬南芥中一共鑒定到79個糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，分別有9個SUC蛋白[26]、53個MST蛋白[27]、17個SWEET蛋白。水稻中鑒定到91個糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，分別包括5個SUT蛋白[28]、65個MST蛋白[29]和21個SWEET蛋白[30]。

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文61.3.1蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（SUT）蔗糖是植物光合過程的主要產(chǎn)物，也是大多數(shù)植物體內(nèi)優(yōu)先選擇的碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)形式，從蔗糖在植物體的長距離運(yùn)輸過程可以看出，蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白發(fā)揮著不可替代的作用。蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白廣泛的存在于動物、植物以及酵母中。1.3.1.1蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的結(jié)構(gòu)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白都是跨膜蛋白，它們可以跨細(xì)胞膜、液泡膜、線粒體膜等質(zhì)體膜，是一種DST（Disaccharidetransporter，二糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白），屬于MFS超家族（MajorFacilitatorSuperfamily）中的GPH（glycoside-pentoside-hexuronide）陽離子家族的成員。MFS家族是一個超家族，其成員包含數(shù)百甚至上千個，包括12個大家族，覆蓋糖、氨基酸和尿素等物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)[31]。氨基酸序列分析發(fā)現(xiàn)每個物種中SUT序列是高度保守的，都含有一個MFS_2（Pfam13347.6）結(jié)構(gòu)域，長度為427個氨基酸（Aminoacid，aa）（圖1.3A），所有的SUT具有MFS家族典型的12個保守跨膜結(jié)構(gòu)域（Transmembranedomain，TMD）（圖1.3B），這些TMDs由α-螺旋組成，由中間一個親水胞質(zhì)內(nèi)環(huán)將N端6個TMDs和C端6個TMDs相連，形成6TMDs-6TMDs的結(jié)構(gòu)，其N末端和C末端都位于胞質(zhì)側(cè)[32,33]。在雙子葉植物和單子葉植物中鑒定的蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有較高同源性，其酵母融合表達(dá)表明它們都是流入載體，能共轉(zhuǎn)運(yùn)蔗糖和H+，并且它們對蔗糖的親和力驚人地相似（0.2-2mM）[34]。圖1.3SUT的結(jié)構(gòu)域及二級結(jié)構(gòu)模型（二級結(jié)構(gòu)引自NorbertSauer等.，2007）Fig.1.3DomainandSecondaryStructuralmodelofSUT

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]植物體內(nèi)糖分子的長距離運(yùn)輸及其分子機(jī)制[J]. 張懿,張大兵,劉曼.  植物學(xué)報. 2015(01)
[2]蘋果糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白TMT基因的表達(dá)及其與糖積累的關(guān)系[J]. 馬新立,秦源,魏曉鈺,馬鋒旺,李明軍.  園藝學(xué)報. 2014(07)
[3]A Transgenic Study on Affecting Potato Tuber Yield by Expressing the Rice Sucrose Transporter Genes OsSUT5Z and OsSUT2M[J]. Pieter B.F.Ouwerkerk.  Journal of Integrative Plant Biology. 2011(07)

博士論文
[1]轉(zhuǎn)錄因子ZmMYB14、ZmNAC126參與玉米淀粉合成調(diào)控機(jī)制研究[D]. 肖前林.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]甘蔗SWEET基因家族的演化與功能分析[D]. 胡偉長.福建農(nóng)林大學(xué) 2017
[2]甘蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族基因演化與表達(dá)分析[D]. 張清.福建農(nóng)林大學(xué) 2016
[3]玉米蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)子基因ZmERD6的克隆和功能的初步分析[D]. 馬小龍.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3092792