甘薯糖转运蛋白IbSWEET15的功能研究

SWEET蛋白在植物生长发育、胁迫响应和糖代谢过程中具有重要的调控作用,而甘薯SWEET蛋白的研究鲜有报道。开展甘薯SWEET蛋白功能研究,揭示其在糖转运及淀粉与糖代谢中的功能,具有重要的理论与实践意义。根据不同淀粉性状甘薯块根中差异表达的SWEET编码基因转录本,设计引物进行RACE克隆,获得IbSWEET15全长cDNA序列。利用在线软件对IbSWEET15进行生物信息学分析,并构建系统发育树明确其分类。通过在本氏烟草中瞬时表达IbSWEET15-GFP融合蛋白,明确IbSWEET15的亚细胞定位;以酵母突变体互补试验,验证IbSWEET15蛋白在酵母中的糖转运功能。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析IbSWEET15在甘薯各器官中的表达特征;构建IbSWEET15表达载体并通过蘸花法转化拟南芥野生型Col-0,获得IbSWEET15异源表达拟南芥株系,比较转基因株系与野生型拟南芥植株的淀粉和糖含量差异,以明确IbSWEET15在淀粉和糖代谢过程中的功能。IbSWEET15基因开放阅读框为879 bp,编码292个氨基酸组成的SWEET蛋白,具有2个MtN3_slv保守结构域及7个跨膜结构域,属于SWEET蛋白家族第III分支成员。IbSWEET15定位于质膜,在酵母中无蔗糖和己糖转运功能,其编码基因在甘薯侧枝中表达量最高,主茎、叶次之,块根中最低。IbSWEET15的拟南芥过表达株系的叶片可溶性糖含量显著下降,而种子可溶性糖和淀粉含量均高于野生型。推测IbSWEET15可能在光合产物源-库运输过程中的韧皮部装载以及植株淀粉和糖积累方面具有重要作用。本研究为揭示IbSWEET15在甘薯淀粉和糖代谢及重要品质性状形成中的功能提供了重要信息。