SWEET（sugars will eventually be exported transporters）基因廣泛存在于植物、動物和微生物中,在細(xì)胞膜或者細(xì)胞器膜形成跨膜孔道,協(xié)助糖類物質(zhì)完成跨膜運輸。擬南芥SWEET1/2/3基因?qū)儆赟WEET基因家族CladeⅠ分支。通過表達(dá)譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),SWEET1基因在花器官優(yōu)先表達(dá),SWEET2基因在營養(yǎng)生長和生殖生長期均有表達(dá),SWEET3基因在花中表達(dá)。三個基因在體外鑒定具有葡萄糖轉(zhuǎn)運活性,但由于缺少功能缺失的突變體和功能冗余,它們的生理功能仍不清楚。通過CRISPR/Cas9系統(tǒng)在SWEET1/2/3基因中創(chuàng)建了靶向突變,鑒定獲得了sweet1、sweet1/2、sweet3和sweet1/2/3突變體。突變體在營養(yǎng)生長過程中表型與野生型相同,但它們的角果長度顯著短于野生型的角果。在高濃度葡萄糖培養(yǎng)基上,sweet1、sweet1/2和sweet1/2/3突變體對葡萄糖敏感,其特征是根更短,高度嚴(yán)重降低,表明SWEET1/2/3基因在葡萄糖信號中具有功能。對葡萄糖信號通路中關(guān)鍵基因的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),HXK1、KIN10和KIN11在... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報. 2020,22(02)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

不同物種的SWEET基因家族的系統(tǒng)發(fā)育分析

將上述CRISPR/Cas9產(chǎn)生的敲除突變體用于進(jìn)一步的表型分析。與三個SWEET基因在生殖生長階段的優(yōu)先表達(dá)相吻合,sweet1、sweet1/2和sweet3突變體在營養(yǎng)生長階段沒有表現(xiàn)出明顯的表型(圖4)。然而,研究發(fā)現(xiàn)在生殖生長階段突變體角果的長度明顯比野生型的短(圖5)。SWEET1/2/3基因突變僅影響角果的長度,不影響結(jié)實和種子的繁殖力。三突變體sweet1/2/3的果實長度與單突變體或雙突變體相比較短,但是沒有統(tǒng)計學(xué)上的差異,說明SWEET1、SWEET2和SWEET3基因在相同的遺傳/生化途徑中起作用。這些結(jié)果表明,CladeⅠ SWEET基因是角果長度的正調(diào)控因子。2.4 擬南芥突變體對葡萄糖敏感性分析

為了解由SWEET基因家族調(diào)控的糖信號通路,在含有3%蔗糖、6%葡萄糖和6%果糖的1/2 MS培養(yǎng)基上培養(yǎng)sweet1、sweet1/2、sweet3和sweet1/2/3純合突變體和Col-0,一個月后生長狀態(tài)如圖6所示,雖然在3%蔗糖和6%果糖下未觀察到表型差異,但在6%葡萄糖的培養(yǎng)基中,與Col-0相比,sweet1、sweet1/2和sweet1/2/3突變體幼苗的生長速率和總生物量顯著降低,表現(xiàn)為葉小、早衰和根長較短,但sweet3突變體沒有表現(xiàn)出更敏感。與長角型表型一致,雙突變體sweet1/2和三突變體sweet1/2/3的葡萄糖敏感性表型與單突變體相似,這表明sweet1和sweet2基因在相同的遺傳/生化途徑中起作用,具有協(xié)同作用,但沒有疊加功能。與sweet1突變體對6%葡萄糖的敏感性相比,sweet1/2和sweet1/2/3突變體沒有表現(xiàn)出更敏感的表型,說明sweet1可能在葡萄糖信號傳導(dǎo)中起著更重要的作用。圖4 營養(yǎng)生長階段純合突變體的表型


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