草莓sweet基因家族成员的分析与克隆定
SWEET基因家族编码一类含有两个MtN3/saliva结构域的七次跨膜螺旋的膜包埋糖转运蛋白，在原核、真核生物中均广泛存在。植物SWEET基因家族参与生殖发育、衰老、逆境响应等多个生理过程。但在草莓中其生理功能尚不清楚，本研究中，我们从森林草莓中鉴定到了12个SWEET基因，并对其进行了命名。序列分析表明草莓SWEET基因与拟南芥、水稻等模式植物中的SWEET基因高度同源，同样可以分为四个亚家族，表达分析发现，除了FvSWEET1、2、6在所有检测组织中表达量较高外，其他FvSWEET基因的表达量均较低，我们进一步克隆了FvSWEET4，FvSWEET5这两个基因并构建了它们的遗传转化载体，为将来的功能验证奠定了基础。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法4
1.1实验材料 4
1.2实验方法 4
1.2.1 数据检索4
1.2.2 草莓SWEET基因的鉴定4
1.2.3森林草莓SWEET的蛋白序列进化分析4
1.2.4 SWEET在森林草莓各组织中的表达4
1.2.5森林草莓总RNA的提取与反转录4
1.2.6森林草莓SWEET基因的克隆5
1.2.7载体的构建5
2结果与分析6
2.1森林草莓SWEET基因家族信息6
2.2森林草莓SWEET基因家族的进化分析7
2.2.1 SWEET 基因 A1 亚族分析7
2.2.1 SWEET 基因 A2 亚族分析7
2.2.1 SWEET 基因 A3 亚族分析7
2.2.1 SWEET 基因 B1 亚族系统进化分析8
2.3 森林草莓的SWEET基因在各组织中表达分析10
2.4森林草莓的SWEET基因克隆10
2.5 森林草莓的SWEET基因过量表达载体构建11
3讨论11
致谢12
参考文献12
草莓SWEET基因家族成员的分析与克隆鉴定
引 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
言
引言 能够通过光合作用将大气中的二氧化碳等无机物同化为糖等有机物是自养生物区别于异养生物的主要特征，而光合作用的主要产物之一蔗糖既是植物自身生长所需的能量物质，也是其它异养生物摄取的重要能源物质。叶片中合成的蔗糖除了少部分提供植物生长外，大部分都被存储在种子、果实、块根或块茎等部位。蔗糖从合成的“源”存储的“库”由由3个阶段组成：1，蔗糖的装载阶段，蔗糖由合成的细胞通过糖转运载体转移到韧皮部；2，蔗糖的运输，再通过筛管的韧皮部细胞将蔗糖运输到存储组织；3，蔗糖的卸载，到达存储组织后蔗糖再通过糖转运蛋白从韧皮部卸载，再进一步合成淀粉或其它有机物存储起来。
目前，已经有多种糖转运载体被发现和鉴定，如sugar transporter(SUT)或sugar carrier(SUC)等参与糖的装载，而Sugars Will Eventually be Exported Transporters (SWEET)则被发现参与韧皮部糖的卸载[1]。SWEET 基因家族编码的蛋白是一个结构保守、依赖能量的糖转运蛋白，植物大部分所含的具有2个MtN3/saliva 跨膜结构域。该结构域也称为PQ环重复，并且其包含一对重复，其各自跨越两个通过基于保守结构域数据库的描述的环连接的跨膜螺旋。MtN3结构最早被发现于苜蓿根部结瘤素中，之后从单细胞的原生生物到高等的真核生物中都有发现[2]。Yuan等进一步对不同物种中的SWEET蛋白进行了系统发育分析，发现SWEET蛋白可以分为三个进化枝。单子叶植物和双子叶植物进化枝I中的蛋白质具有两个MtN3 /saliva结构域；分支II中哺乳动物的MtN3 /saliva/ SWEET型蛋白含有两个特征性的MtN3 /saliva结构域。来自细菌的MtN3 / saliva / SWEET型蛋白都属于分支III，而属于分支III的原核生物只含有一个结构域，由3个跨膜螺旋组成[2]。
Xuan等2013研究表明，SWEET作为糖转运蛋白，参与了植物体内多个生理过程，包括蔗糖、单糖的转运，离子的转运，还参与植物体的生殖发育与衰老、逆境胁迫反应等[3]。Chen等发现分别位于拟南芥和水稻质膜上的AtSWEET11和AtSWEET14的OsSWEET11和OsSWEET14在与筛管伴胞相邻的韧皮部薄壁组织中表达，从而将叶片中的蔗糖转运到维管束中，研究表明这些蛋白的变体表现为维管束中蔗糖减少和生长缓慢等，也具体地说明了拟南芥中的AtSWEET11和AtSWEET14以及水稻中的OsSWEET11和OsSWEET14参与了蔗糖从源到库的运输[4]。另外的研究发现AtSWEET8/RUPTURED POLLEN GRAIN1（RPG1）参与花粉壁发育，在花药发育中起重要作用[5]。而水稻的 OsSWEET5则在衰老叶片中表达, 由此可推测该基因起将半乳糖输入细胞的功能[6]。
除了与植物的生长发育有关外，SWEET基因还被发现参与了植物与病原菌的互作过程, 当病原菌对植物进行侵染时, 可诱导植物中SWEET基因的上调表达[7]。研究发现，当病原菌通过水稻叶面上的气孔或所受创伤的伤口进入叶肉细胞时，诱导OsSWEET11的表达上升，从而使得细胞中的蔗糖外运进入细胞间隙，病原菌因此获得大量营养，进一步促进细菌的感染[8]。水稻中OsSWEET11和OsSWEET13的自然突变体由隐性xa13和xa25基因决定,当这两个基因发生突变后会导致白叶枯菌不能诱导OsSWEET11和OsSWEET13的表达,导致病原菌无法从植物中获得生长所需的糖提供生长，因而突变植株对白叶枯病表现为抗性[7]。SWEET9被发现是花蜜生产中必不可少的外排转运蛋白[9]，而SWEET17和SWEET16分别是控制拟南芥叶和根的叶绿体中果糖含量的主要基因[10，11]。另外，在葡萄中的研究发现，当用灰霉病菌侵染葡萄时，葡萄的VvSWEET4 基因表达量大幅上调，表明葡萄的VvSWEET4基因参与了病菌侵染这一过程[12]。除了进行糖的转运以外，SWEET 基因编码的蛋白还参与离子的转运，研究发现，当拟南芥用铝离子处理后能导致AtSWEET13 基因上调表达量上调近160倍，说明SWEET 家族成员在维持根系铝离子的平衡和稳态起重要作用。而其它的研究中表明冷害、渗透压、低氮等均能引起 SWEET16 的下调表达,过表达植株在缺氮条件下葡萄糖、果糖减少,但野生型氮利用率高于转基因植株[7]。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法4
1.1实验材料 4
1.2实验方法 4
1.2.1 数据检索4
1.2.2 草莓SWEET基因的鉴定4
1.2.3森林草莓SWEET的蛋白序列进化分析4
1.2.4 SWEET在森林草莓各组织中的表达4
1.2.5森林草莓总RNA的提取与反转录4
1.2.6森林草莓SWEET基因的克隆5
1.2.7载体的构建5
2结果与分析6
2.1森林草莓SWEET基因家族信息6
2.2森林草莓SWEET基因家族的进化分析7
2.2.1 SWEET 基因 A1 亚族分析7
2.2.1 SWEET 基因 A2 亚族分析7
2.2.1 SWEET 基因 A3 亚族分析7
2.2.1 SWEET 基因 B1 亚族系统进化分析8
2.3 森林草莓的SWEET基因在各组织中表达分析10
2.4森林草莓的SWEET基因克隆10
2.5 森林草莓的SWEET基因过量表达载体构建11
3讨论11
致谢12
参考文献12
草莓SWEET基因家族成员的分析与克隆鉴定
引 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
言
引言 能够通过光合作用将大气中的二氧化碳等无机物同化为糖等有机物是自养生物区别于异养生物的主要特征，而光合作用的主要产物之一蔗糖既是植物自身生长所需的能量物质，也是其它异养生物摄取的重要能源物质。叶片中合成的蔗糖除了少部分提供植物生长外，大部分都被存储在种子、果实、块根或块茎等部位。蔗糖从合成的“源”存储的“库”由由3个阶段组成：1，蔗糖的装载阶段，蔗糖由合成的细胞通过糖转运载体转移到韧皮部；2，蔗糖的运输，再通过筛管的韧皮部细胞将蔗糖运输到存储组织；3，蔗糖的卸载，到达存储组织后蔗糖再通过糖转运蛋白从韧皮部卸载，再进一步合成淀粉或其它有机物存储起来。
目前，已经有多种糖转运载体被发现和鉴定，如sugar transporter(SUT)或sugar carrier(SUC)等参与糖的装载，而Sugars Will Eventually be Exported Transporters (SWEET)则被发现参与韧皮部糖的卸载[1]。SWEET 基因家族编码的蛋白是一个结构保守、依赖能量的糖转运蛋白，植物大部分所含的具有2个MtN3/saliva 跨膜结构域。该结构域也称为PQ环重复，并且其包含一对重复，其各自跨越两个通过基于保守结构域数据库的描述的环连接的跨膜螺旋。MtN3结构最早被发现于苜蓿根部结瘤素中，之后从单细胞的原生生物到高等的真核生物中都有发现[2]。Yuan等进一步对不同物种中的SWEET蛋白进行了系统发育分析，发现SWEET蛋白可以分为三个进化枝。单子叶植物和双子叶植物进化枝I中的蛋白质具有两个MtN3 /saliva结构域；分支II中哺乳动物的MtN3 /saliva/ SWEET型蛋白含有两个特征性的MtN3 /saliva结构域。来自细菌的MtN3 / saliva / SWEET型蛋白都属于分支III，而属于分支III的原核生物只含有一个结构域，由3个跨膜螺旋组成[2]。
Xuan等2013研究表明，SWEET作为糖转运蛋白，参与了植物体内多个生理过程，包括蔗糖、单糖的转运，离子的转运，还参与植物体的生殖发育与衰老、逆境胁迫反应等[3]。Chen等发现分别位于拟南芥和水稻质膜上的AtSWEET11和AtSWEET14的OsSWEET11和OsSWEET14在与筛管伴胞相邻的韧皮部薄壁组织中表达，从而将叶片中的蔗糖转运到维管束中，研究表明这些蛋白的变体表现为维管束中蔗糖减少和生长缓慢等，也具体地说明了拟南芥中的AtSWEET11和AtSWEET14以及水稻中的OsSWEET11和OsSWEET14参与了蔗糖从源到库的运输[4]。另外的研究发现AtSWEET8/RUPTURED POLLEN GRAIN1（RPG1）参与花粉壁发育，在花药发育中起重要作用[5]。而水稻的 OsSWEET5则在衰老叶片中表达, 由此可推测该基因起将半乳糖输入细胞的功能[6]。
除了与植物的生长发育有关外，SWEET基因还被发现参与了植物与病原菌的互作过程, 当病原菌对植物进行侵染时, 可诱导植物中SWEET基因的上调表达[7]。研究发现，当病原菌通过水稻叶面上的气孔或所受创伤的伤口进入叶肉细胞时，诱导OsSWEET11的表达上升，从而使得细胞中的蔗糖外运进入细胞间隙，病原菌因此获得大量营养，进一步促进细菌的感染[8]。水稻中OsSWEET11和OsSWEET13的自然突变体由隐性xa13和xa25基因决定,当这两个基因发生突变后会导致白叶枯菌不能诱导OsSWEET11和OsSWEET13的表达,导致病原菌无法从植物中获得生长所需的糖提供生长，因而突变植株对白叶枯病表现为抗性[7]。SWEET9被发现是花蜜生产中必不可少的外排转运蛋白[9]，而SWEET17和SWEET16分别是控制拟南芥叶和根的叶绿体中果糖含量的主要基因[10，11]。另外，在葡萄中的研究发现，当用灰霉病菌侵染葡萄时，葡萄的VvSWEET4 基因表达量大幅上调，表明葡萄的VvSWEET4基因参与了病菌侵染这一过程[12]。除了进行糖的转运以外，SWEET 基因编码的蛋白还参与离子的转运，研究发现，当拟南芥用铝离子处理后能导致AtSWEET13 基因上调表达量上调近160倍，说明SWEET 家族成员在维持根系铝离子的平衡和稳态起重要作用。而其它的研究中表明冷害、渗透压、低氮等均能引起 SWEET16 的下调表达,过表达植株在缺氮条件下葡萄糖、果糖减少,但野生型氮利用率高于转基因植株[7]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/nongxue/yy/73.html
