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甘蔗Saccharum officinarum L.)是世界和我国最为重要的糖料作物。蔗糖是甘蔗光合作用的主要产物,也是甘蔗体内光合产物运输、分配及其储存主要形式。在蔗糖从“源”到“库”的转运过程中,蔗糖转运蛋白发挥了重要的作用。位于质膜上的蔗糖转运蛋白包括三种类型(SUT1、SUT2、SUT4),主要在源端蔗糖输出、韧皮部装载、卸载及库器官积累中发挥不同作用。分离鉴定甘蔗不同类型的蔗糖转运蛋白基因可为甘蔗糖分积累机制及进行提高甘蔗糖分的研究提供理论基础。本文主要采用RT-PCR和RACE技术分离甘蔗不同类型蔗糖转运蛋白基因,并通过酵母功能突变体、亚细胞定位、表达模式分析及转基因等方法鉴定这些基因功能,主要研究结果如下：1、从甘蔗中分离出SUT4类型蔗糖转运蛋白基因(ShSUT4),其全长序列1611bp,编码501个氨基酸,ShSUT4编码蛋白具有12跨膜结构,与玉米ZmSUT4、大麦HvSUT2、水稻OsSUT2同源性高,基因登录号GQ485583.1；通过体外酵母功能突变体SuSy7证实其编码蛋白具备蔗糖转运活性；洋葱表皮细胞和烟草叶肉细胞原生质质体亚细胞定位结果表明ShSUT4-GFP融合蛋白定位于液泡膜；表达分析结果表明其在甘蔗根茎叶中均有表达,叶片中相对表达量最高,根中最低,且在蔗糖快速积累茎节中表达量最高,表明ShSUT4在茎秆蔗糖积累中发挥重要作用；构建了其过表达和反义表达植物表达载体,以农杆菌介导法转化甘蔗获得转反义ShSUT4基因PCR阳性植株6株。2、从甘蔗中分离出SUT1亚族蔗糖转运蛋白基因(ShSUT3),全长序列1791bp,编码533个氨基酸,ShSUT3编码蛋白具有12跨膜结构,与玉米ZmSUT5、水稻OsSUT5同源性高；通过体外酵母功能突变体SuSy7证实ShSUT3编码蛋白也具备蔗糖转运活性；洋葱表皮细胞亚细胞定位结果表明ShSUT3-GFP融合蛋白定位于细胞膜；表达分析结果表明其在甘蔗根茎叶中均有表达,茎秆中相对表达量最高,根中最低,且在蔗糖快速积累茎节中表达量最高,表明ShSUT3也在茎秆蔗糖积累中发挥重要作用；构建了其过表达和反义植物表达载体,以农杆菌介导法转化甘蔗获得转ShSUT3基因PCR阳性植株17株。3、从甘蔗中分离出两个SUT2类型蔗糖转运蛋白基因(ShSUT2A和ShSUT2B),全长序列分别为2096bp和2072bp,编码598个和592个氨基酸,ShSUT2A和ShSUT2B编码蛋白具有12跨膜结构,与玉米ZmSUT2、水稻OsSUT4同源性高；通过体外酵母功能突变体SuSy7证实ShSUT2A和ShSUT2B编码蛋白都具有蔗糖转运活性；洋葱表皮细胞亚细胞定位结果表明ShSUT2A-GFP、ShSUT2B-GFP融合蛋白定位于细胞膜；表达分析结果表明该类基因在甘蔗根茎叶和不同茎节中表达水平没有差异,表明该类基因编码蛋白在甘蔗整个植株质外体空间蔗糖吸收中均起重要作用。综上所述,我们从甘蔗中分离出三种不同类型蔗糖转运蛋白基因,编码蛋白都具有蔗糖转运活性,参与甘蔗体内蔗糖跨膜运输,在茎秆蔗糖积累中起重要作用。对它们功能的进一步详细分析将会揭示甘蔗体内蔗糖运输积累网络调控方式,并发现蔗糖积累过程中的关键控制点,为甘蔗高糖育种提供理论依据。