蔗糖转运蛋白基因VvSUC11和VvSUC12双价植物表达载体的构建及在甜菜中的遗传转化
2011-02-09殷东林祝建波王爱英向本春
殷东林,祝建波,王爱英,向本春
石河子大学农业生物技术重点实验室,石河子 832000
蔗糖是植物光合作用同化产物最主要的转运形式,其转运的方向和速率对于高等植物的生长发育至关重要[1]。蔗糖由源向库的运输是通过韧皮部进行的。光合同化物进出韧皮部筛管分子是通过两种不同模式转运的,即共质体途径和质外体途径[2]。其中蔗糖运输的质外体途径在许多农作物中占有重要的地位。在质外体途径中,蔗糖主动越膜装载入韧皮部进行运输,然后在库端越膜卸载进入库器官细胞。蔗糖的跨膜运输及其在植物中的分配需要依赖于膜上的蔗糖转运蛋白 (Sucrose/H+cotransporters或sucrose transporters,SUCs或SUTs),因此蔗糖转运蛋白在蔗糖转运过程中起着极为重要的作用[3-4]。
在高等植物中,自1992年Riesmeier等[5]从菠菜Spinacia oleracea L.中克隆得到第一个蔗糖转运蛋白以来,许多蔗糖转运蛋白相继从不同植物以及不同器官克隆得到[6]。Davies等[7]于1999年从葡萄V. vinifera果实中克隆得到了3个预测为葡萄蔗糖转运蛋白的基因 (VvSUC11、VvSUC12、VvSUC27),其中2个 (VvSUC11、VvSUC12) 在酵母中得到了功能验证[8]。VvSUC11和VvSUC12在葡萄果实中具有相似的表达模式,在果实成熟的过程中表达量增高,二者的主要功能被认为是负责蔗糖从质外体(Apoplast) 向薄壁细胞 (Parenchyma cell) 装载[8];而VvSUC27的表达与前两者有显著不同,在果实成熟过程中表达量降低[7]。VvSUC12和VvSUC27在葡萄胚性和非胚性愈伤组织中的表达也有差异[9]。最近VvSUC27的功能也在酵母中得到了验证[10]。
虽然这 3种蔗糖转运蛋白的功能在酵母中得到了验证,并且发现转基因酵母提高了积累蔗糖的能力、糖转运蛋白在酵母中的表达有助于蔗糖的跨膜运输及糖转运功能的促进与温度和 pH有很大的关系[8,10],但这3种蔗糖转运蛋白在植物中的功能验证方面却鲜有报道。……
