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蔗糖是植物光合同化物与能量运输的主要形式。蔗糖转运蛋白在蔗糖的跨膜转运、分配和在库组织中的代谢等过程中起重要作用,因此研究蔗糖转运蛋白基因的功能对明确植物营养运输和分配机制及指导生产实践均具有重大意义。双突变体是利用反向遗传学方法研究基因之间相互关系的重要材料,但目前拟南芥突变体库中尚未有蔗糖转运蛋白双突变体提供,使得大部分工作局限在对单基因功能的研究上。本研究以拟南芥T-DNA插入纯合突变体atsuc3和atsuc5为亲本,利用传统杂交技术与PCR鉴定相结合获得了atsuc3/atsuc5纯合双突变体材料;并对该双突变体植株和愈伤组织进行形态学上的观察及不同处理下生理指标的测定,比较其同野生型及单突变体之间的差异,探讨AtSUC3和AtSUC5可能具有的生理功能,推测二者之间可能存在的相互作用。获得主要结果如下:
1.以atsuc3和atsuc5纯合单突变体为亲本的杂交可行。从F<,2>群体中筛选得到atsuc3/atsuc5纯合双突变体是可育的,自交可获得纯合的双突变体后代。
2.atsuc3/atsuc5植株的生长状况略差于野生型及两种单突变体植株;atsuc5种子粒重低于野生型和atsuc3,而atsuc3/atsuc5种子粒重又明显低于atsuc5;愈伤组织的生长状况和质地没有太大的差异。
3.AtSUC3和MtSUC5基因对植株长势的影响可能存在一定的替代或补偿作用;AtSUC3和AtSUC5基因在促进果荚开裂方面可能具有一定的协同作用;在种子成熟过程中,AtSUC5可能对蔗糖向库组织的转运起重要作用,而AtSUC3基因可能对AtSUC5基因存在补偿作用。
4.AtSUC3、AtSUC5与植株根、茎、叶各部分及愈伤组织中的可溶性糖含量有关。
5.冷害对atsuc3/atsuc5和野生型营养期叶片中可溶性糖、蔗糖、果糖含量的影响高于干旱和盐胁迫。冷害对atsuc3/atsuc5生殖期叶片中可溶性糖含量的影响大于单突变体和野生型。
6.atsuc3/atsuc5根中可溶性糖和蔗糖含量对胁迫的敏感性低于atsuc3和atsuc5,后两者又低于野生型。atsuc3/atsuc5生殖期根中果糖和葡萄糖含量对胁迫反应不敏感。
7.atsuc3/atsuc5、atsuc3和atsuc5愈伤组织中可溶性糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量对胁迫的敏感性高于野生型。
8.AtSUC3可能与愈伤组织对胁迫的反应有关:AtSUC3单基因突变后使得愈伤组织蔗糖含量变化对胁迫表现出敏感性。
9.愈伤组织中可溶性糖在盐胁迫下的积累过程中AtSUC3和AtSUC5基因可能协同发挥作用。
10.盐胁迫时,AtSUC3和AtSUC5在影响营养期离体叶片中可溶性糖积累的方面可能起到了一定的协同作用。