巴西橡膠樹蔗糖轉運蛋白基因HbSUT5的表達特性研究.pdf

1、巴西橡膠樹(Hevea brasiliensis)的產(chǎn)膠功能是在一種特化的乳管系統(tǒng)中完成,蔗糖是天然橡膠生物合成的原料,需經(jīng)長距離運輸才能到達生產(chǎn)上的采膠部位,即莖干樹皮的韌皮部乳管。由于乳管細胞與其周圍細胞間缺少胞間連絲,蔗糖進入乳管系統(tǒng)需要通過一個跨膜運輸。在高等植物中,已明確蔗糖轉運蛋白(Sucrose transporter,SUT)介導蔗糖跨膜運輸,在光合產(chǎn)物同化碳分配中起關鍵調(diào)控作用。電生理學實驗發(fā)現(xiàn),蔗糖是依靠H+-ATP

2、ase提供的質(zhì)子經(jīng)乳管原生質(zhì)體膜進入乳管,表明在乳管細胞質(zhì)膜上很可能存在質(zhì)子-蔗糖共轉運載體,即SUT。因此,研究SUT基因在橡膠樹特別是乳管蔗糖供給中的表達調(diào)控特性,不僅有助于全面了解植物SUT家族基因的功能和進化特點,還有利于了解橡膠樹中光合產(chǎn)物同化碳庫組織的分配機制,特別是有助于闡明乳管蔗糖供給的分子調(diào)控,因此是一個既有理論研究價值又有實踐應用前景的研究課題。
　　 我們在前期研究中發(fā)現(xiàn),HbSUT5基因在膠乳中的表達不受

3、乙烯利誘導,而受割膠和傷害處理下調(diào),這種表達模式與決定乳管蔗糖供給和橡膠產(chǎn)量的關鍵基因HbSUT3明顯不同。因此,本文開展對HbSUT5基因表達調(diào)控特點和生理學功能的研究。主要研究
　　 結果如下:
　　 1.利用酵母表達體系證明HbSUT5基因編碼有功能的蔗糖轉運蛋白,并屬于高親和、低轉運能力的蔗糖轉運蛋白;
　　 2.HbSUT5基因在膠乳、樹皮和樹葉中均高豐度表達,在葉片發(fā)育早期表達量最高,隨葉片發(fā)育進程表

4、達豐度下降;割膠和傷害可調(diào)控膠乳產(chǎn)量,在未開割樹中,隨著割膠次數(shù)的增加和傷害處理時間的延長HbSUT5基因的表達量逐漸降低,這種表達模式HbSUT3基因相反;甲基茉莉酸和水楊酸處理也可調(diào)控該基因的表達;
　　 3.HbSUT3基因系單拷貝或低拷貝基因,其啟動子序列包含有真核生物典型的核心啟動子區(qū)域和一些順式作用元件,包括榮莉酸應答元件CGTCA-motif,生長素應答元件TGA-element,水楊酸應答元件TCA-elemen

5、t,抗性和脅迫應答相關TC重復序列,以及與分生組織表達相關的元件CAT-box等;原生質(zhì)體瞬時表達研究表明該啟動子序列可以啟動報告基因GFP在煙草葉片中表達;
　　 4.利用熒光定量PCR技術,我們對23個候選橡膠樹內(nèi)參基因進行了篩選,確定在8種不同實驗條件下適宜做基因表達分析的內(nèi)參基因:研究割膠對基因表達的影響時,elF-1和MPD1是適宜的內(nèi)參基因;在乙烯利處理的樣品中,可以用UBC2和MPD2作為內(nèi)參基因;JA處理的樣品可

6、以用UBC2和DRH2作為內(nèi)參基因;SA處理的樣品可以用Ef-2和MPD2作為內(nèi)參基因;在研究同一品系不同單株膠乳基因表達時,可以使用UBC2和PP作為內(nèi)參基因;在研究不同品系樣品膠乳基因表達時,可以使用UBC2和UBC3作為內(nèi)參基因;在研究不同組織材料間基因表達差異時,需要至少5個內(nèi)參基因;在研究基因在葉片不同發(fā)育階段時,18S-rRNA和Act4是適宜內(nèi)參基因。
　　 綜合以上結果,即割膠、傷害和一些激素處理對HbSUT5基