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马铃薯是我国主要的四大作物之一,光合产物糖类的转运为马铃薯块茎形成提供物质基础,马铃薯叶片中同化产物的长距离运输及卸载是关键环节。糖转运蛋白SWEET可以双向转运糖类,还在生长发育、代谢过程和胁迫中发挥重要的功能。本实验根据马铃薯双单倍体全基因组数据库作为数据来源,结合拟南芥和番茄SWEET基因家族,对马铃薯糖转运蛋白(StSWEET)家族进行鉴定和系统的生物信息学分析,并研究了StSWEET家族在青薯9号马铃薯中不同组织的表达谱;StSWEET基因家族在青薯9号马铃薯的生物胁迫与非生物胁迫下的表达。基于表达情况,对StSWEET11和StSWEET16b基因进行了同源克隆及功能分析。1、本文分析得到马铃薯StSWEET家族中有33个基因,命名自StSWEET1-StSWEET17;与已发表的番茄SlSWEET家族29个基因、拟南芥AtSWEET家族35个基因进行聚类。SWEET家族被聚为4个亚族,第一亚族有6个,第二亚族有32个,第三亚族中含有51个,马铃薯SWEET家族占有19个,第四亚族仅有2个,马铃薯大部分基因归于第三亚族。基因结构分析表明每个开放阅读框的内含子数量都不一样,其结构比较保守。StSWEET基因家族基本成簇分布在10条马铃薯染色体上,10号和11号染色体没有分布,StSWEET12d基因目前还未被定位。StSWEETs蛋白家族具有10个保守基序,同一亚族中的蛋白含有相似的保守基序组成,其在每亚族中具有相似的功能。启动子预测分析表明马铃薯SWEET蛋白与细胞生长、发育、次生代谢以及响应生物与非生物胁迫等相关。2、利用qRT-PCR技术分析马铃薯StSWEET基因家族在青薯9号中不同组织表达谱。研究表明大部分StSWEET基因家族在不同组织中呈现特异性表达,在某一组织的特异性表达可能参与了组织的生长发育,调控了相应的功能。StSWEET11基因在叶中特异性高表达,StSWEET16b基因在花中特异性高表达。在根中StSWEET10c的表达最高,StSWEET12e低表达;在茎中,StSWEET1h的高表达,StSWEET1f表达量最低;StSWEET11在叶中表达较高,StSWEET17表达量最低;在花中StSWEET1e高表达,StSWEET1f表达较低;在块茎中StSWEET1d表达较高,StSWEET12e表达低平;在匍匐茎中,StSWEET12c在匍匐茎中表达较高,而StSWEET17低表达。3、利用qRT-PCR技术分析马铃薯StSWEET基因家族在青薯9号的生物胁迫(晚疫病病菌浸染叶片)与非生物胁迫(葡萄糖、果糖和蔗糖处理)下的表达。研究表明StSWEET11基因响应了晚疫病病菌的生长,也对蔗糖较敏感;StSWEET16b基因与晚疫病病菌的生长紧密相关,对果糖和蔗糖稍敏感。在马铃薯晚疫病病菌诱导下,StSWEET10c和StSWEET10d在24h时达到最高表达,尤其StSWEET11的表达量显著上调。StSWEET1d、StSWEET1e、StSWEET2b、StSWEET10a和StSWEET12b的表达量存在下降趋势。在糖胁迫过程中,在根中,StSWEET3,StSWEET10b,StSWEET2c,StSWEET16b和StSWEET16c在葡萄糖胁迫后的表达下调;StSWEET12c在葡萄糖和果糖胁迫后上调,然而在蔗糖胁迫后却呈现下调;StSWEET16a仅在果糖胁迫后上调。在茎中,StSWEET16a,StSWEET17,StSWEET1e和StSWEET10a在葡萄糖胁迫后上调;在果糖和蔗糖的胁迫下,StSWEET11,StSWEET1b,StSWEET12e,StSWEET1f,StSWEET12d,StSWEET1c和StSWEET1d上调。在叶片中,StSWEET1i,StSWEET10c和StSWEET2a在蔗糖胁迫后上调,StSWEET2c在蔗糖胁迫后下调。4、基于基因表达情况,选取在马铃薯青薯9号中克隆StSWEET11基因和StSWEET16b基因。其StSWEET11的CDS为903 bp,编码301个氨基酸,分子量为33591.42 Da,等电点为9.29,具有7个跨膜域,含有两个MtN3/saliva保守结构域。StSWEET16b的CDS为786 bp,编码262个氨基酸,分子量为28838.13Da,等电点为9.66,具有6个跨膜域,含有一个MtN3/saliva保守结构域。利用Gateway技术分别构建StSWEET11基因和StSWEET16b基因的表达载体,分别以LBA4404农杆菌感受态介导进行遗传转化烟草,StSWEET11基因,得到了52株转化苗;StSWEET16b基因,得到了48株转化苗。