甜橙糖转运蛋白Cit SWEET15基因的表达分析与转运活性检测

作者：郑乾明; 王小柯; 王红林; 解璞; 付慧敏; 陈传武^*

来源：热带作物学报, 2023, 44(10): 1944-1951.

• 蔗糖
• 细胞膜
• 酵母表达
• 果实成熟

高等植物糖转运蛋白SWEET(sugars will eventually be exported transporter)家族具有葡萄糖、果糖或蔗糖的转运活性，广泛参与光合产物韧皮部装载和卸载，以及花、果实和种子发育等生理过程。为探讨CitSWEET15基因在甜橙果实发育和成熟期间的生理功能，本研究开展CitSWEET15的基因克隆、表达模式、亚细胞定位和蔗糖转运活性分析。CitSWEET15基因的开放阅读框（open reading frame, ORF）长度为918 bp，编码305个氨基酸，含有7个跨膜结构域。CitSWEET15的理论等电点为6.29，相对分子量为34.15 kDa。系统进化分析表明，CitSWEET15与AtSWEET15、VvSWEET15、LcSWEET15和PuSWEET15为直系同源基因，属于SWEETⅢ类。序列比对表明，CitSWEET15与克里曼丁橘、莽山野橘、金柑、柚、宜昌橙和枸橼的SWEET15基因的核苷酸序列一致率为98.69%～99.9%，氨基酸序列一致率为97.38%～100%。CitSWEET15和上述柑橘类SWEET15成员，与AtSWEET13的4个蔗糖识别位点和3个蔗糖转运活性相关位点完全一致，说明CitSWEET15和柑橘类SWEET15成员可能均具有蔗糖转运活性。荧光定量PCR检测表明，CitSWEET15基因在甜橙果实的种子和果肉中表达量较高，果肉中CitSWEET15基因的表达水平在花后80～140 d较低，随着果实发育显著上调，在花后230 d达到最高水平。将CitSWEET15的C端融合绿色荧光蛋白，然后在拟南芥叶肉原生质体中瞬时表达。亚细胞定位分析表明，荧光信号分布在原生质体外缘，CitSWEET15定位于细胞膜。通过在酿酒酵母W303a(W303-1A)菌株中异源表达和蔗糖类似物七叶苷孵育，检测CitSWEET15和AtSWEET10(At5g50790，阳性对照)的蔗糖转运活性。表达CitSWEET15的酵母细胞与AtSWEET10相似，其荧光强度显著高于载体对照，表明CitSWEET15具有蔗糖转运活性。因此，CitSWEET15是定位于细胞膜的蔗糖转运蛋白，在柑橘类物种中序列高度保守，参与甜橙果实成熟期间的质外体蔗糖跨膜转运。本研究结果为了解甜橙果实可溶性糖积累提供基础，为改良果实风味和品质提供候选基因。

• 单位
  广西特色作物研究院; 贵州省农业科学院