Page 55 - 《广西植物》2024年第12期

１２ 期 薛晶晶等: 木薯糖转运蛋白基因 ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ 的克隆及表达分析 ２ ２ １ ３

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｃａｓｓａｖａ (Ｍａｎｉｈｏｔ ｅｓｃｕｌｅｎｔａ) ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｏｄ ｃｒｏｐ ｉｎ ｔｒｏｐｉｃａｌ ａｎｄ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ｒｅｇｉｏｎｓ. Ｓｕｇａｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ
ｐｒｏｔｅｉｎ ＳＷＥＥＴｓ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｏｆ ｓｕｇａｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｅｌｌｓ ａｎｄ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ. Ｉｎ
ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＳＷＥＥＴ ｆａｍｉｌｙ ｇｅｎｅｓ ｉｎ ｃａｓｓａｖａꎬ ｃａｓｓａｖａ‘ＫＵ５０’ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬ ａｎｄ
ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｇｅｎｅ ｃｌｏｎｉｎｇꎬ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎꎬ ｉｎ
ｖｉｔｒｏ ｙｅａｓｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ＲＴ￣ｑＰＣＲꎬ ｅｔｃ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｏｐｅｎ ｒｅａｄｉｎｇ ｆｒａｍｅ ｏｆ ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｗａｓ
７２６ ｂｐꎬ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ２４２ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓꎬ ａｎｄ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｓｍａ ｍｅｍｂｒａｎｅ. ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｈａｄ ｔｈｅ ｃｌｏｓｅｒ ｇｅｎｅｔｉｃ
ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗｉｔｈ ＡｔＳＷＥＥＴ１６ ａｎｄ ＡｔＳＷＥＥＴ１７ꎬ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ７ ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｄｏｍａｉｎｓꎬ ａｎｄ ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ
ｐｒｏｔｅｉｎ. (２) ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｍａｉｎｌｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｆｒｕｃｔｏｓｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｙｅａｓｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ. (３) Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＲＴ￣ｑＰＣＲ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｉｎ ｓｔｅｍ ｗａｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｉｎ ｐｅｔｉｏｌｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｔ ｍａｔｕｒｉｔｙ. Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｗａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗ ｉｎ ｌｅａｖｅｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｔｈｅ
ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｔｕｂｅｒｏｕｓ ｒｏｏｔꎬ ｗｈｉｌｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｔｕｂｅｒｏｕｓ ｒｏｏｔｓ. (４) Ｔｈｅ ‘ＫＵ５０’ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
￣１ ￣１
ｗｅｒｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ ｓａｌｔ (８ ｇＬ ＮａＣｌ)ꎬ ｄｒｏｕｇｈｔ (１００ ｍｍｏｌＬ ｍａｎｎｉｔｏｌ)ꎬ
ｏｘｉｄａｔｉｏｎ (１０％ Ｈ Ｏ ) ａｎｄ ｃｏｌｄ (１５ ℃ ｆｏｒ ２４ ｈꎬ ｔｈｅｎ ｄｒｏｐｐｅｄ ｔｏ ４ ℃ ｆｏｒ ２４ ｈ). ＲＴ￣ｑＰＣＲ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ
２ ２
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｉｎ ｌｅａｆ ａｎｄ ｓｔｅｍ ｈａｄ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ. Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ
ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｉｎ ｌｅａｆ ａｎｄ ｆｉｂｒｏｕｓ ｒｏｏｔ ｃｈａｎｇｅｄ ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｕｎｄｅｒ ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓꎻ ｕｎｄｅｒ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｓｔｒｅｓｓꎬ ｔｈｅ
ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ＭｅＳＷＥＥＴ１７ｂ ｉｎ ｆｉｂｒｏｕｓ ｒｏｏｔ ａｎｄ ｐｅｔｉｏｌｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｅａｔｉｎｇ
ｔｉｍｅ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｃ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｓｕｇａｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ ｐｒｏｔｅｉｎ
ＳＷＥＥＴｓ ｉｎ ｃａｓｓａｖａ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｃａｓｓａｖａ (Ｍａｎｉｈｏｔ ｅｓｃｕｌｅｎｔａ)ꎬ ｓｕｇａｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ ｐｒｏｔｅｉｎꎬ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎꎬ ｓｕｇａｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｃａｐａｃｉｔｙꎬ
ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓ

糖是真核生物和原核生物重要的能量来源ꎮ 木薯光合产物的分配是糖通过韧皮部维管系统从
糖转运蛋白 ＳＷＥＥＴｓ 是真核生物和原核生物中主 气生叶向地下贮藏根的长距离运输过程ꎮ ＳＷＥＥＴ

要的 转 运 蛋 白ꎬ 能 够 促 进 糖 在 细 胞 间 的 流 动ꎮ 蛋白属于 ＭｔＮ３/ ｓａｌｉｖａ ｇｅｎｅ ｆａｍｉｌｙꎬ也称为 ＭｔＮ３/ ｓａｌｉｖａ/
ＳＷＥＥＴ 家族基因及其同源物广泛分布于包含细菌 ＳＷＥＥＴꎬ可以转运己糖和蔗糖ꎬ并介导糖外流到质

和 古 生 菌 的 几 乎 所 有 生 命 领 域 ( Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ 外体ꎮ 木薯 ＳＷＥＥＴ 家族共有 ２８ 个同源基因ꎬ根据
２０１５)ꎮ 所有真核生物的 ＳＷＥＥＴｓ 都是由 ７ 个预 其转运不同糖的特性ꎬ可以分为 ４ 个亚类ꎮ 其中ꎬ对
测的跨膜 (７ＴＭ) 结构域组成ꎬ其中 ３ＴＭ 重复序列 ＭｅＳＷＥＥＴ１０ａ 的 研 究 最 为 深 入ꎮ Ｚáｒａｔｅ￣Ｃｈａｖｅｓ 等
由连接螺旋连接起来ꎮ 整个结构以 ３＋１＋３ 的拓扑 (２０２１)研究显示ꎬ地毯黄单胞菌的毒力可以通过转
结构排列在细胞膜上 ( Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０)ꎮ 植物 录激活因子 ＴＡＬ２０ 特异性诱导木薯 ＭｅＳＷＥＥＴ１０ａ
中ꎬＳＷＥＥＴｓ 主要定位于细胞质膜上ꎬ存在于不同 的表达ꎬ增加糖的积累并最终导致木薯细菌性枯萎

细胞器官ꎬ如内质 网、高 尔 基 体 和 液 泡 ( Ｆｅｎｇ ＆ 病 的 蔓 延ꎮ 此 外ꎬ ＭｅＳＷＥＥＴ１、 ＭｅＳＷＥＥＴ３ｂ、
Ｆｒｏｍｍｅｒꎬ ２０１５)ꎮ 定位于质膜上的 ＳＷＥＥＴ 转运 ＭｅＳＷＥＥＴ１５ａ、ＭｅＳＷＥＥＴ１５ｂ 及 ＭｅＳＷＥＥＴ１８ 也有报道ꎮ
蛋白可以将胞液中的糖转运到质外体ꎬ行使不同 其中ꎬ木薯 ＭｅＳＷＥＥＴ１ 基因定位于细胞膜上ꎬ在成
的功能ꎬ如花蜜分泌 ( Ｌｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４)、质外体韧 熟 叶 片 的 表 达 量 最 高 ( 刘 秦 等ꎬ ２０１７ )ꎻ 木 薯

皮部装载 (Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)、种子灌浆 (Ｇｕａｎ ｅｔ ＭｅＳＷＥＥＴ３ｂ 主要转运半乳糖ꎬ黄单胞菌 Ｘａｍ 能够
ａｌ.ꎬ ２００８)、花粉营养 ( Ｓｕｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)、病原体 诱导其表达(朱柏光等ꎬ２０２２)ꎻ木薯 ＭｅＳＷＥＥＴ１５ａ
感染 (Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０)以及非生物胁迫 ( Ｗｕ ｅｔ 及 ＭｅＳＷＥＥＴ１５ｂ 基因可以转运蔗糖、葡萄糖、果糖
ａｌ.ꎬ ２０２３) 等ꎮ 和甘露糖ꎬＶＩＧＳ 沉默能够增强木薯对干旱胁迫和
木薯(Ｍａｎｉｈｏｔ ｅｓｃｕｌｅｎｔａ)块根富含淀粉ꎬ是世界 盐 胁 迫 的 耐 受 性 ( Ｆａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３ )ꎻ 木 薯
三大薯类作物之一ꎬ也是热带亚热带地区重要的粮 ＭｅＳＷＥＥＴ１８ 主要转运果糖ꎬＶＩＧＳ 沉默会导致其叶
食作物ꎬ全世界约有 １０ 亿人以木薯作为主要粮食 片中果糖含量的增加 ( 薛晶晶等ꎬ ２０２２ꎬ ２０２３)ꎻ
(Ｃａｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎮ 木薯以蔗糖为主要运输物质ꎮ ＧＷＡＳ 分析发现 ＭｅＳＷＥＥＴ１８ 与木薯块根干物质