苹果蔗糖转运蛋白基因的生物信息学分析

蔗糖是绿色植物光合作用产物储存、转运的重要形式,而蔗糖转运蛋白在蔗糖的长距离运输过程中起关键作用。以苹果蔗糖转运蛋白为研究对象,首先从苹果基因组中筛选获得苹果蔗糖转运蛋白的基因序列,利用生物信息学软件预测其蛋白相对分子质量、结构域、跨膜区和糖基化修饰位点等分子特征,并对其进行系统发育分析。结果表明,苹果基因组中含有6条cDNA全长序列,cDNA长度范围是1 667～2 635 bp,包含11～12个跨膜结构域,分别属于SUT1,SUT2和SUT4家族。研究结果将为利用蔗糖转运蛋白基因进行苹果分子育种和优良品种选育提供有益信息。     

植物中糖转运途径、糖转运蛋白及其生理功能

植物源叶进行光合作用而固定大气中的CO2，为汇组织或器官提供了能源和碳源。碳从源到汇的转运以糖的形式尤其是蔗糖进行的。糖在韧皮部中的运输是由糖转运蛋白完成的，糖转运蛋白具有双重功能，即糖载体和糖传感。糖在植物体内的转运直接影响到植物的生理活动，如光合作用和碳分配。如何使光合作用所固定的碳朝人们所希望的方向转运是研究糖在植物体内转运及糖转运蛋白的生理功能的根本目的，因此，这些研究对于提高农作物和林木的生产力具有重大意义。     

杉木蔗糖转运蛋白SUT基因的克隆和功能分析

蔗糖转运蛋白又称蔗糖-质子共转运蛋白，简称SUT(sucrose transporter)或者SUC(sucrose carriers)，主要担负植物光合产物——蔗糖的跨膜运输与分配调控，在植物体内完成使蔗糖从“源”到“库”的运输。采用CTAB法提取杉木总RNA，通过RT-PCR得到cDNA，设计基因特异性引物，从1年生无性系杉木幼苗嫩叶中克隆SUT基因，并利用生物信息学方法分析SUT的基本结构、进化关系、理化性质。结果表明，在电泳图上总RNA的结构完整，28 S的亮度约为18 S的2倍；A260/A280为2.20，A260/A230为2.31；杉木SUT基因编码区全长为1 782 bp，共编码593个氨基酸，是具有SUT基因家族的典型12个跨膜区；通过系统进化树的分析发现，杉木SUT与无油樟SUT的亲缘性较高，SUT蛋白属于疏水性蛋白。     

番茄及灰霉菌转化酶和糖转运蛋白基因在发病期的表达研究

研究番茄叶片接种灰霉菌后番茄和病菌各自的转化酶和糖转运蛋白基因表达水平的变化规律,以阐明番茄和病菌各自的转化酶和糖转运蛋白在发病中的可能作用.通过系统测定接种后0、12、36和60 h番茄和灰霉菌的转化酶和糖转运蛋白基因的表达,结果发现,在接种后叶片逐渐发病,60 h时出现明显病斑.番茄叶片的CWIN基因LIN6表达水平在接种后12和60 h显著高于对照叶片,CWIN抑制蛋白基因INVINH1表达水平在接种后12 h也显著高于对照;番茄的2个STP基因SlSTP2和SlSTP1的表达水平分别在接种后12和60 h显著高于对照叶片;此外,番茄的3个CladeⅢSWEET基因SlSWEET10c、SlSWEET11a和SlSWEET11c在接种后12 h即显著高于对照叶片.灰霉菌胞外转化酶基因Bc1g10247的表达水平在接种叶片后大幅上升,此外BcHXT1、BcHXT6、BcHXT13这3个己糖转运蛋白的表达水平在接种后也呈大幅上升趋势.总之,番茄CWIN和STP基因表达水平的上升并不能有效诱导抗病反应并阻止灰霉菌吸收叶片中的糖分.相反,番茄CladeⅢSWEET表达的上升可能会导致蔗糖被大量转运至细胞外空间,而灰霉菌胞外转化酶和己糖转运蛋白表达量的上升则可将细胞外蔗糖分解为己糖并吸收利用,最终导致灰霉病的发生.     

火龙果己糖转运蛋白基因克隆及生物信息学分析

[目的]己糖转运蛋白(Hexose Transporter,HXT)是一种单糖转运蛋白,能够跨膜转运甘露糖、果糖和葡萄糖等己糖类物质,参与花粉发育和植株生长,进而决定果实的内在品质.分析火龙果HXT基因生物信息学及表达特性,可为调节火龙果果实品质奠定基础.[方法]通过基因克隆得到1个火龙果已糖转运蛋白基因,应用NCBI...     

双子叶与单子叶植物蔗糖转运蛋白的研究进展

蔗糖是绿色植物光合作用的最终产物之一,也是绝大多数高等植物体内光合产物运输与分配的主要形式.蔗糖转运蛋白在介导蔗糖在植物体内的转运及分配中发挥着重要作用.目前已从31种双子叶植物和6种单子叶植物中克隆到83个蔗糖转运蛋白基因.前人主要是从整体角度对蔗糖转运蛋白的研究现状进行综述,未研究过双子叶植物与单子叶植物蔗糖转运蛋白之间的差异.本研究主要介绍双子叶和单子叶植物蔗糖转运蛋白的基因克隆、分类、系统发生、结构、分布和功能等方面的研究进展.     

植物蔗糖转运蛋白的研究进展

介绍了植物蔗糖转运蛋白（SUT）的结构、分布、家族组成等方面的研究进展。     

甘蔗蔗糖转运蛋白SoSUT5基因克隆、表达及功能鉴定

[目的]克隆甘蔗蔗糖转运蛋白基因SoSUT5,分析其表达特性,并通过转化酵母突变体验证其功能,为研究SUT5基因的功能提供理论依据.[方法]以甘蔗品种桂糖28(GT28)未成熟茎cDNA为模板,采用RT-PCR从甘蔗中克隆SoSUT5基因,并进行生物信息学分析及构建系统发育进化树.采用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测SoSUT5基因在甘蔗不同组织的表达情况,同时构建酵母表达载体并转化酵母突变体SUSY7/ura3进行基因功能验证.[结果]克隆获得的SoSUT5基因为1605 bp,编码534个氨基酸,GenBank登录号KF808328.SoSUT5蛋白的分子量和理论等电点(pI)分别为56.40 kD和8.36,具有12个跨膜结构,属于易化扩散载体(MFS)家族成员,也属于蔗糖/H+共转运体家族(GPH)成员.该蛋白具有保守的SUT蛋白功能域,是SUT5亚家族成员.在甘蔗生理成熟期,从成熟茎、花序、成熟芽和根中均能检测到SoSUT5基因表达,以在花序中的表达量最高,根次之,但在+1叶中检测不到.转pDR196空载体的酵母突变体SUSY7/ura3在以蔗糖为唯一碳源的MD培养基上不能生长,但转pDR-SoSUT5重组质粒的酵母突变体SUSY7/ura3能正常生长,说明SoSUT5蛋白具有蔗糖转运活性.[结论]SoSUT5基因编码蛋白具有转运蔗糖的生物学功能,在甘蔗蔗糖运输和积累过程中发挥调控作用.     

甘蔗蔗糖转运蛋白SoSUT2基因克隆和表达分析

为分析甘蔗SUT家族基因新成员的序列特征和基因表达模式,采用cDNA末端快速克隆技术,以甘蔗GT28未成熟茎cDNA为模板克隆蔗糖转运蛋白基因,命名为SoSUT2-h1,GenBank登录号KF808330。该基因的cDNA序列全长为2 132bp,开放阅读框长1 749bp,编码582个氨基酸,预测分子量和等电点分别为61.80ku和6.17。SoSUT2-h1蛋白具有12个跨膜结构。该蛋白具有保守的蔗糖转运蛋白功能域,属于MFS蛋白家族和GPH(蔗糖/H+共转运体)超家族中的一员。荧光定量PCR表明在甘蔗叶、花序、芽、茎和根中都能检测到SoSUT2基因表达,其中在芽中表达量最高,花序次之,而在根中表达量最低。在甘蔗工艺成熟期,SoSUT2基因表达量与节间蔗糖含量呈正相关性,推测该基因可能参与调控甘蔗节间蔗糖的积累。     

细胞膜糖转运系统的蛋白质互作调节研究进展

研究表明,在生物体中,糖的跨膜转运是由糖转运系统介导的,该系统由糖转运蛋白家族蛋白或非糖转运蛋白家族蛋白构成.细胞膜的糖转运不仅受构成转运系统的蛋白基因表达的调节,还受蛋白质互作调节.糖转运蛋白家族成员能够形成同源寡聚体、异源寡聚体,还能与一些非糖转运蛋白发生互作.     

植物糖运输蛋白及其功能

糖载体存在于糖运输途径的关键部位。糖载体不仅介导了蒸糖从叶肉细胞外流、韧皮部装载、韧皮部卸出和进入库细胞贮藏和利用，还可能作为糖传感蛋白在糖运输和代谢调节的信号转导中直接起作用。     

蔗糖转运蛋白VvSUC11和VvSUC12累加作用对提高转基因甜菜含糖量的影响

【目的】甜菜是重要的糖料作物,块根中的蔗糖含量是其品质的决定因子。利用基因工程技术将葡萄蔗糖转运蛋白基因（VvSUC11和VvSUC12）导入甜菜块根中,以了解蔗糖转运蛋白是否能提高甜菜的含糖量。【方法】利用葡萄蔗糖转运蛋白基因VvSUC11和VvSUC12构建的根特异性表达植物双价表达载体（pCAMBIA2301-SP1-VvSUC11-SP2-VvSUC12）,通过农杆菌介导法转化到甜菜（Beta vulgaris L.）品种KWS-9103中。利用PCR和RT-PCR技术检测目的基因是否整合到甜菜中并表达。将获得的转基因甜菜和对照甜菜生根后移栽大田,对其叶片性状、相关的生理指标、块根重和含糖量进行测定。【结果】通过PCR和RT-PCR检测,获得13株转基因甜菜。测得转基因植株叶长、叶宽、叶柄长和叶片数量平均分别为25.16 cm、19.31 cm、29.17 cm和38.33个,与对照相比,叶宽增加31.81%,叶柄缩短16.61%,叶片数目增加17.04%,都存在极显著差异,而叶长增加1.68%,无显著差异;叶绿素a含量（1.31 mg•g-1）、叶绿素b含量（0.562 mg•g-1）和叶绿素总含量（1.87 mg•g-1）与对照无显著差异;叶中可溶性糖含量（14.59 mg•g-1）降低13.04%,与对照（16.51 mg•g-1）存在极显著差异,叶柄中可溶性糖含量（21.90 mg•g-1）增加3.36%,但与对照（21.6 mg•g-1）差异不显著;单株转基因甜菜的块根重和含糖量分别平均为3.067 kg和183.2 g•kg-1,与对照（2.894 kg）相比,块根增重5.91%,差异不显著,含糖量增加9.41%,与对照（167.5 g•kg-1）存在显著差异。说明转基因甜菜叶面积和叶片数的增加,扩大了其光合叶面积,同时叶柄缩短有利于提高糖分子从源叶到库的转运,促进甜菜块根的形成和加快糖分的积累。【结论】利用蔗糖转运蛋白VvSUC11、VvSUC12能够有效地提高转基因甜菜的含糖量。     

蔗糖对灌浆期水稻籽粒中蔗糖合酶活性的影响

蔗糖合酶是一种参与植物体内蔗糖代谢的重要酶。实验采用了离体穗培养技术研究蔗糖对蔗糖合酶活性的调节作用。结果表明,蔗糖处理显著提高了水稻籽粒中蔗糖合酶活性,而且蔗糖合酶活性随着蔗糖浓度增加而增加。当用同浓度渗透调节剂甘露醇、山梨醇和氯化钾,及其它单糖如葡萄糖、果糖,以及两者混合物等代替蔗糖处理,都不能产生与蔗糖相同的效应。说明蔗糖对蔗糖合酶活性的影响并不是渗透胁迫引起的。     

高、低糖甘蔗品种叶片转化酶活性与蔗糖代谢关系研究

甘蔗是一种重要的经济作物,在全球蔗糖生产中占主导地位。当前研究者们正致力于通过揭示蔗糖代谢的复杂性而提高蔗茎蔗糖分。为研究探讨甘蔗工艺成熟期不同阶段早熟（高糖）品种和晚熟（低糖）品种的叶片转化酶活性,测定了早熟和晚熟甘蔗品种光合作用很强的第3叶的可溶性酸性转化酶、中性转化酶活性以及叶片酸性转化酶与中性转化酶活性。结果表明,低糖甘蔗品种叶片的酸性转化酶活性较高,而中性转化酶活性较低。相关分析结果表明,叶片酸性转化酶活性与蔗糖分呈负相关,而与己糖含量呈正相关;相反,叶片中性转化酶与蔗糖分呈正相关,与己糖含量呈负相关。研究结果说明,不管甘蔗品种的熟性表现如何,其叶片转化酶在甘蔗糖分调节中均起主导作用。     

嫁接西瓜果实发育过程中蔗糖代谢及相关酶调控的研究

以自根西瓜为对照,研究了嫁接西瓜果实的蔗糖积累特性及相关代谢酶的调控作用.结果表明:嫁接与自根西瓜果实的果肉组织均以积累蔗糖为主,果皮以积累已糖为主,嫁接西瓜果实的糖含量显著低于自根西瓜.在果实发育过程中,嫁接西瓜幼果组织转化酶(Inv)活性降低,蔗糖合酶(SS)活性上升,从而导致果实中蔗糖含量的降低.因此,嫁接引起的西瓜果实中Inv、SS活性的变化可能是导致嫁接西瓜糖分变化的主要原因.     

酵母菌木糖转运蛋白研究进展

利用工农业废料生产的纤维素乙醇属于第二代燃料乙醇,原料来源广泛、价格便宜,具有不与粮争地、不与人争粮的特点,受到国内外的广泛关注。纤维素乙醇工业化生产的关键在于木糖的利用,但是目前构建的能够利用木糖的基因工程菌株存在木糖发酵速度慢或乙醇得率低的缺点,其中最重要的原因之一是木糖由胞外到胞内的转运受到限制,这就涉及到糖转运蛋白在木糖发酵中的重要作用。现就近年来关于木糖转运蛋白的研究进行综述及讨论。