玉米蔗糖转运蛋白基因ZmSUT4克隆及其低温胁迫下的表达模式

【目的】克隆玉米蔗糖转运蛋白基因ZmSUT4,并明确其组织表达特性及在低温胁迫下的表达模式,为深入研究SUT4基因响应低温胁迫的作用机理提供理论依据。【方法】以玉米自交系黄早四幼苗为材料,采用RT-PCR克隆其ZmSUT4基因,分析其生物学信息,构建系统发育进化树,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其组织表达特异性及低温胁迫(4℃)下不同组织中的表达模式。【结果】克隆获得的ZmSUT4基因(GenBank登录号MK541991)全长为1621 bp,开放阅读框(ORF)长度为1506 bp,编码501个氨基酸,编码蛋白的分子量53.36 kD,理论等电点(pI)8.84,具有12个跨膜结构,定位于细胞膜上,既属于易化扩散载体(MFS)家族成员,也属于蔗糖/H+共转运体(GPH)超家族成员,其中第25～447位氨基酸是MFS家族蛋白的保守结构域,第17～484位氨基酸是GPH超家族成员的蔗糖运转子保守结构域GPH-sucrose。ZmSUT4蛋白的氨基酸序列与单子叶植物SUT4蛋白同源性较高,为86%～96%,聚集在同一分支上;与双子叶植物SUT4蛋白同源性较低,为62%～65%,说明该类蛋白在不同物种间高度保守。ZmSUT4基因在玉米的根、茎和叶中均有表达,以根中的表达量最高,其次是叶,茎中的表达量最低。低温胁迫下,ZmSUT4基因在不同组织中表达量模式不同,根和叶中ZmSUT4基因表达量均在胁迫24 h达最大值,分别是低温胁迫前(0 h)表达量的2.21和2.62倍,茎中的ZmSUT4基因表达量在胁迫6 h达最大值,是低温胁迫前表达量的3.01倍。【结论】ZmSUT4基因受低温胁迫诱导表达,推测其是调控玉米响应低温胁迫的关键基因。