巴西橡膠樹(shù)蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因HbSUT5的表達(dá)特性研究.pdf

1、巴西橡膠樹(shù)(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(zhǎng)距離運(yùn)輸才能到達(dá)生產(chǎn)上的采膠部位,即莖干樹(shù)皮的韌皮部乳管。由于乳管細(xì)胞與其周?chē)?xì)胞間缺少胞間連絲,蔗糖進(jìn)入乳管系統(tǒng)需要通過(guò)一個(gè)跨膜運(yùn)輸。在高等植物中,已明確蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Sucrose transporter,SUT)介導(dǎo)蔗糖跨膜運(yùn)輸,在光合產(chǎn)物同化碳分配中起關(guān)鍵調(diào)控作用。電生理學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jìn)入乳管,表明在乳管細(xì)胞質(zhì)膜上很可能存在質(zhì)子-蔗糖共轉(zhuǎn)運(yùn)載體,即SUT。因此,研究SUT基因在橡膠樹(shù)特別是乳管蔗糖供給中的表達(dá)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(jìn)化特點(diǎn),還有利于了解橡膠樹(shù)中光合產(chǎn)物同化碳庫(kù)組織的分配機(jī)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(gè)既有理論研究?jī)r(jià)值又有實(shí)踐應(yīng)用前景的研究課題。
　　 我們?cè)谇捌谘芯恐邪l(fā)現(xiàn),HbSUT5基因在膠乳中的表達(dá)不受

3、乙烯利誘導(dǎo),而受割膠和傷害處理下調(diào),這種表達(dá)模式與決定乳管蔗糖供給和橡膠產(chǎn)量的關(guān)鍵基因HbSUT3明顯不同。因此,本文開(kāi)展對(duì)HbSUT5基因表達(dá)調(diào)控特點(diǎn)和生理學(xué)功能的研究。主要研究
　　 結(jié)果如下:
　　 1.利用酵母表達(dá)體系證明HbSUT5基因編碼有功能的蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,并屬于高親和、低轉(zhuǎn)運(yùn)能力的蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;
　　 2.HbSUT5基因在膠乳、樹(shù)皮和樹(shù)葉中均高豐度表達(dá),在葉片發(fā)育早期表達(dá)量最高,隨葉片發(fā)育進(jìn)程表

4、達(dá)豐度下降;割膠和傷害可調(diào)控膠乳產(chǎn)量,在未開(kāi)割樹(shù)中,隨著割膠次數(shù)的增加和傷害處理時(shí)間的延長(zhǎng)HbSUT5基因的表達(dá)量逐漸降低,這種表達(dá)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(dá);
　　 3.HbSUT3基因系單拷貝或低拷貝基因,其啟動(dòng)子序列包含有真核生物典型的核心啟動(dòng)子區(qū)域和一些順式作用元件,包括榮莉酸應(yīng)答元件CGTCA-motif,生長(zhǎng)素應(yīng)答元件TGA-element,水楊酸應(yīng)答元件TCA-elemen

5、t,抗性和脅迫應(yīng)答相關(guān)TC重復(fù)序列,以及與分生組織表達(dá)相關(guān)的元件CAT-box等;原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)研究表明該啟動(dòng)子序列可以啟動(dòng)報(bào)告基因GFP在煙草葉片中表達(dá);
　　 4.利用熒光定量PCR技術(shù),我們對(duì)23個(gè)候選橡膠樹(shù)內(nèi)參基因進(jìn)行了篩選,確定在8種不同實(shí)驗(yàn)條件下適宜做基因表達(dá)分析的內(nèi)參基因:研究割膠對(duì)基因表達(dá)的影響時(shí),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(dá)時(shí),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(dá)時(shí),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(dá)差異時(shí),需要至少5個(gè)內(nèi)參基因;在研究基因在葉片不同發(fā)育階段時(shí),18S-rRNA和Act4是適宜內(nèi)參基因。
　　 綜合以上結(jié)果,即割膠、傷害和一些激素處理對(duì)HbSUT5基