甘薯蔗糖转运蛋白基因的克隆及功能分析
发布时间：2021-07-10 23:02
甘薯（Ipomoea batatas（L.）Lam）作为以地下器官为产品的双子叶作物,其产量和品质的形成与光合产物的运输密切相关。蔗糖作为光合产物运输的主要形式,其跨膜运输由糖转运蛋白介导,而蔗糖转运蛋白作为蔗糖跨膜进出韧皮部的主要蛋白,在蔗糖源库间分配与运输中发挥重要作用。本研究针对迄今为止有关甘薯蔗糖转运蛋白调控源库间蔗糖运输及分配的机制尚未报道的现状,首先采用RACE技术,从甘薯中克隆得到了甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT3和IbSUT4,并对其进行生物信息学分析;之后系统探究甘薯体内四个蔗糖转运蛋白基因（IbSUT1、IbSUT2、IbSUT3和IbSUT4）所编码蛋白的转运功能、亚细胞定位情况和基因在不同组织、不同逆境处理下的表达模式,以期初步探究基因的功能;最后,以过量表达IbSUT4的转基因拟南芥和野生型拟南芥为材料,进行表型观察和非生物胁迫处理,进一步深入探究甘薯IbSUT4基因的功能,为阐明甘薯蔗糖运输和分配的调节机制提供理论基础。主要取得以下结果:（1）从甘薯中克隆得到两个甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT3（MN233361）和IbSUT4（MN233360）。利用生物...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
蔗糖在植物体内的运输途径（Sauer,2007）
山东农业大学硕士学位论文3装载卸载、库细胞的分化、发育有关；SUT2亚群AtSUC2不具有转运蔗糖的功能(Chandranetal.,2003)，研究发现它具有质膜蔗糖信号感应器的功能；多定位于液泡膜的SUT4亚族成员具有低亲和、高转运能力，与维管组织中韧皮部装载有关(吴转娣,2009)。图2植物体内蔗糖转运蛋白的系统进化树（Christina,2010）Figure2Phylogenetictreeofplantsucrosetransporter（Christina,2010）1.1.3蔗糖转运蛋白的功能1.1.3.1蔗糖转运蛋白参与生长发育过程除了作为主要的碳水化合物从源端转运到库端之外，蔗糖还可能通过改变基因表达来充当细胞代谢的非营养调节剂(Ruanetal.,2010)。因此，蔗糖转运蛋白在植物生长发育过程中起着至关重要的作用。1992年Riesmeier首先克隆了菠菜SUTcDNA，并在酵母中进行了表达验证，证明该蛋白具有蔗糖转运活性(Riesmeieretal.,1992)。随后，人们迅速开展了对各类蔗糖转运蛋白的研究。拟南芥AtSUC2突变体植株中蔗糖转运严重受阻，源叶中积累大量淀粉，植株发育迟缓、株型矮小且不结实或结实种子可育性低(Jenniferetal.,2001)。马铃薯蔗糖转运蛋白(StSUT1)在源器官叶中大量表达，反义抑制
甘薯蔗糖转运蛋白基因的克隆及功能分析24图3IbSUT3和IbSUT4基因扩增结果A：IbSUT3基因EST、3和5RACE、全长扩增结果。B：IbSUT4基因EST、3和5RACE、全长扩增结果。Fig.3PCRamplifiedproductsofIbSUT3andIbSUT4.A:TheESTsequences,3-RACEand5-RACE,fulllengthamplificationofIbSUT3.B:TheESTsequences,3-RACEand5-RACE,fulllengthamplificationofIbSUT4.3.1.2IbSUT3和IbSUT4基因编码蛋白的理化性质分析NCBIORFfinders分析软件分析得到IbSUT3的开放阅读框(ORF)大小为1518bp，编码的蛋白质有505个氨基酸；IbSUT4的ORF大小为1512bp，编码的蛋白质有503个氨基酸。用Protparam对IbSUT3和IbSUT4蛋白的氨基酸组成和理化性质进行预测，结果显示:IbSUT3蛋白的分子量为53.82kDa，等电点(PI)为9.19；正电荷残基(Asp+Glu)有31个，负电荷残基(Arg+Lys)有41个；总的亲水性平均系数为0.572，预测IbSUT3基因编码的蛋白质为疏水性蛋白。IbSUT4蛋白的分子量为54.16kDa，等电点(PI)为8.42；正电荷残基(Asp+Glu)有33个，负电荷残基(Arg+Lys)有36个；总的亲水性平均系数为0.521，预测IbSUT4基因编码的蛋白质为疏水性蛋白(表2)。TMHMM软件预测蛋白跨膜结构域，结果显示，IbSUT3和IbSUT4基因编码的蛋白具有12个跨膜结构域(图4)。表2蛋白的理化性质Table2Physicochemicalpropertiesofprotein名称ORF长度氨基酸数量蛋白质分子量等电点正电荷残基负电荷残基平均亲水系数IbSUT31518bp50553.82kDa9.1931410.572IbSUT41512bp50354.16kDa8.4233360.521BA
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物蔗糖转运蛋白研究进展[J]. 张清,胡伟长,张积森. 热带作物学报. 2016(01)
[2]蔗糖载体调控作物“源、库”分配的研究进展[J]. 伍宝朵,周蓉,陈海峰,沙爱华,单志慧,张晓娟,杨中路,陈水莲,郭丹丹,朱晓玲,张婵娟,周新安. 中国农学通报. 2012(06)
[3]拟南芥bZIP1转录因子通过与ABRE元件结合调节ABA信号传导[J]. 孙晓丽,李勇,才华,柏锡,纪巍,季佐军,朱延明. 作物学报. 2011(04)
[4]甘薯蔗糖转运蛋白IbSUT1x在酵母细胞中的定位[J]. 李岩,王海燕,张义正. 应用与环境生物学报. 2010(06)
[5]逆境下拟南芥ABA信号途径负调控因子的研究进展[J]. 赵宝添,张权,张荃. 西北植物学报. 2010(04)
[6]蔗糖转运蛋白的调节[J]. 吴转娣,昝逢刚,张树珍,王俊刚,唐建平. 生物技术通报. 2009(07)
[7]高等植物中的蔗糖载体[J]. 杨彩菊,郝大海,杨素祥,王芳,李灿辉,陈善娜. 植物生理学通讯. 2006(04)
硕士论文
[1]特异表达甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT对烟草淀粉合成的影响[D]. 李倩.电子科技大学 2014
本文编号：3276813
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
蔗糖在植物体内的运输途径（Sauer,2007）
山东农业大学硕士学位论文3装载卸载、库细胞的分化、发育有关；SUT2亚群AtSUC2不具有转运蔗糖的功能(Chandranetal.,2003)，研究发现它具有质膜蔗糖信号感应器的功能；多定位于液泡膜的SUT4亚族成员具有低亲和、高转运能力，与维管组织中韧皮部装载有关(吴转娣,2009)。图2植物体内蔗糖转运蛋白的系统进化树（Christina,2010）Figure2Phylogenetictreeofplantsucrosetransporter（Christina,2010）1.1.3蔗糖转运蛋白的功能1.1.3.1蔗糖转运蛋白参与生长发育过程除了作为主要的碳水化合物从源端转运到库端之外，蔗糖还可能通过改变基因表达来充当细胞代谢的非营养调节剂(Ruanetal.,2010)。因此，蔗糖转运蛋白在植物生长发育过程中起着至关重要的作用。1992年Riesmeier首先克隆了菠菜SUTcDNA，并在酵母中进行了表达验证，证明该蛋白具有蔗糖转运活性(Riesmeieretal.,1992)。随后，人们迅速开展了对各类蔗糖转运蛋白的研究。拟南芥AtSUC2突变体植株中蔗糖转运严重受阻，源叶中积累大量淀粉，植株发育迟缓、株型矮小且不结实或结实种子可育性低(Jenniferetal.,2001)。马铃薯蔗糖转运蛋白(StSUT1)在源器官叶中大量表达，反义抑制
甘薯蔗糖转运蛋白基因的克隆及功能分析24图3IbSUT3和IbSUT4基因扩增结果A：IbSUT3基因EST、3和5RACE、全长扩增结果。B：IbSUT4基因EST、3和5RACE、全长扩增结果。Fig.3PCRamplifiedproductsofIbSUT3andIbSUT4.A:TheESTsequences,3-RACEand5-RACE,fulllengthamplificationofIbSUT3.B:TheESTsequences,3-RACEand5-RACE,fulllengthamplificationofIbSUT4.3.1.2IbSUT3和IbSUT4基因编码蛋白的理化性质分析NCBIORFfinders分析软件分析得到IbSUT3的开放阅读框(ORF)大小为1518bp，编码的蛋白质有505个氨基酸；IbSUT4的ORF大小为1512bp，编码的蛋白质有503个氨基酸。用Protparam对IbSUT3和IbSUT4蛋白的氨基酸组成和理化性质进行预测，结果显示:IbSUT3蛋白的分子量为53.82kDa，等电点(PI)为9.19；正电荷残基(Asp+Glu)有31个，负电荷残基(Arg+Lys)有41个；总的亲水性平均系数为0.572，预测IbSUT3基因编码的蛋白质为疏水性蛋白。IbSUT4蛋白的分子量为54.16kDa，等电点(PI)为8.42；正电荷残基(Asp+Glu)有33个，负电荷残基(Arg+Lys)有36个；总的亲水性平均系数为0.521，预测IbSUT4基因编码的蛋白质为疏水性蛋白(表2)。TMHMM软件预测蛋白跨膜结构域，结果显示，IbSUT3和IbSUT4基因编码的蛋白具有12个跨膜结构域(图4)。表2蛋白的理化性质Table2Physicochemicalpropertiesofprotein名称ORF长度氨基酸数量蛋白质分子量等电点正电荷残基负电荷残基平均亲水系数IbSUT31518bp50553.82kDa9.1931410.572IbSUT41512bp50354.16kDa8.4233360.521BA
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物蔗糖转运蛋白研究进展[J]. 张清,胡伟长,张积森. 热带作物学报. 2016(01)
[2]蔗糖载体调控作物“源、库”分配的研究进展[J]. 伍宝朵,周蓉,陈海峰,沙爱华,单志慧,张晓娟,杨中路,陈水莲,郭丹丹,朱晓玲,张婵娟,周新安. 中国农学通报. 2012(06)
[3]拟南芥bZIP1转录因子通过与ABRE元件结合调节ABA信号传导[J]. 孙晓丽,李勇,才华,柏锡,纪巍,季佐军,朱延明. 作物学报. 2011(04)
[4]甘薯蔗糖转运蛋白IbSUT1x在酵母细胞中的定位[J]. 李岩,王海燕,张义正. 应用与环境生物学报. 2010(06)
[5]逆境下拟南芥ABA信号途径负调控因子的研究进展[J]. 赵宝添,张权,张荃. 西北植物学报. 2010(04)
[6]蔗糖转运蛋白的调节[J]. 吴转娣,昝逢刚,张树珍,王俊刚,唐建平. 生物技术通报. 2009(07)
[7]高等植物中的蔗糖载体[J]. 杨彩菊,郝大海,杨素祥,王芳,李灿辉,陈善娜. 植物生理学通讯. 2006(04)
硕士论文
[1]特异表达甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT对烟草淀粉合成的影响[D]. 李倩.电子科技大学 2014
本文编号：3276813
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3276813.html
教材专著
