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文獻(xiàn)速遞 | 玉米的三個(gè)SWEET蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白旁系同源基因在韌皮

更新時(shí)間:2018-01-04      點(diǎn)擊次數(shù):2562

玉米的三個(gè)SWEET蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白旁系同源基因在韌皮部裝載中的重要作用

原文以 Impaired phloem loading in genome-edited triple knock-out mutants of SWEET13 sucrose transporters為標(biāo)題發(fā)表在2017年10月6日的bioRxiv上,原文作者Margret Bezrutczyk
譯:毅

 
作物產(chǎn)量依賴于蔗糖從葉片到籽粒的有效分配。在擬南芥中,韌皮部裝載(Phloem Loading)是通過(guò)SWEET蔗糖流(SWEET Sucrose Effluxers)以及隨之的SUT1/SUC2蔗糖/H+協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)子配合完成的。ZmSUT1對(duì)于玉米的碳分配至關(guān)重要,但其對(duì)質(zhì)外體韌皮部裝載以及易位途徑所導(dǎo)致的蔗糖損失回收的貢獻(xiàn)還不清楚。因此,研究者檢測(cè)了玉米中SWEETs對(duì)韌皮部裝載的重要性。
 
研究者們確認(rèn)了三個(gè)基于葉片表達(dá)的SWEET蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,它們?cè)谫|(zhì)外體韌皮部裝載中發(fā)揮重要作用。尤其是,ZmSWEET13旁系同源體(a,b,c)是葉脈管系統(tǒng)表達(dá)量zui高的基因之一。經(jīng)基因組編輯,三個(gè)基因敲除后的突變體明顯發(fā)育不良。

ZmSWEET13旁系同源體 
野生型和突變體植株在生長(zhǎng)發(fā)育(如株高)以及ZmSWEETs表達(dá)方面的差異

 
為了定量評(píng)估突變體在光合作用方面的受損情況,研究者采用LI-6800光合熒光自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)評(píng)價(jià)野生型和突變體玉米植株在光合速率方面的差異。實(shí)驗(yàn)在溫室條件下進(jìn)行:溫度28℃;光合有效輻射1000μmol/m2/s;相對(duì)濕度60%。

6800光合儀
 LI-6800光合熒光自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

 
結(jié)果發(fā)現(xiàn),突變體的光合作用受損,葉片積累淀粉和可溶性糖。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)表明,突變體存在顯著的與光合器官和碳水化合物代謝相關(guān)基因的異常轉(zhuǎn)錄。GWAS分析表明,ZmSWEET13s旁系同源體與作物的農(nóng)藝性狀有關(guān),尤其會(huì)影響開(kāi)花時(shí)間和葉片角度。

 可溶性糖累積
野生型和突變體植株在葉片淀粉以及可溶性糖累積間的差別

 
實(shí)驗(yàn)證實(shí),ZmSWEET13旁系同源體(a,b,c)和ZmSUT1在韌皮部裝載過(guò)程中存在合作。研究者認(rèn)為,試圖通過(guò)生物工程措施提高作物產(chǎn)量時(shí),可以將其作為重點(diǎn)候選對(duì)象。

 

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