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桃(Prunus persica L.Batsch)是重要的蔷薇科水果。其果实皮薄肉实,果味鲜美,营养丰富,是夏秋季重要的应季水果。蔗糖和葡萄糖是桃果实中的主要的可溶性糖。SWEET(Sugars Will Eventually be Exported Transporters)蛋白作为近年来鉴定的一类新型糖转运蛋白,可以选择地将单糖或者二糖通过质膜或者细胞内膜进行转运,在植物发育中发挥关键作用。该蛋白是高等植物中一类全新的不依赖能量介导糖转运的易化扩散蛋白家族,在有机物转运与分配中具有重要意义。目前仅在植物叶片和花器官中鉴定到了部分成员的生理功能,而在作为“库”组织的果实器官中蔗糖供给与代谢积累功能的研究鲜见报道。本文以桃基因组数据为基础,利用生物信息学方法分析了Pp SWEETs基因家族的进化和结构特点。结合已知基因的功能预测和实时定量PCR分析筛选,获得了参与蔗糖转运的Pp SWEETs候选基因,并使用烟草瞬时表达进行了亚细胞定位。最后利用蔗糖转运缺陷体酵母菌株(SUSY)和拟南芥atsweet11;12双突变体,初步揭示了Pp SWEET11和Pp SWEET12的蔗糖转运功能与特性。研究结果为桃果实品质形成与调控提供理论依据与新思路。主要研究结果如下:1、利用生物信息学方法,从桃基因组数据库中基于Pfam(PF03083)共鉴定出19个Pp SWEETs基因,依据进化关系共分为4个分支,CladeⅠ中有6个基因:Prupe.2G307800,Prupe.2G307700,Prupe.8G017400,Prupe.8G017500,Prupe.4G072300,Prupe.4G155700,CladeⅡ包含5个SWEET基因:Prupe.5G125100,Prupe.3G034900,Prupe.8G076100,Prupe.5G175500,Prupe.3G283400,CladeⅢ中有6个基因:Prupe.5G146400,Prupe.5G146500,Prupe.1G220700,Prupe.8G253500,Prupe.2G245600,Prupe.6G355900,CladeⅣ中只有2个SWEET基因:Prupe.2G118600以及Prupe.1G133300。进一步分析发现,全部成员均含有Mt N3/Saliva结构域,并至少包含一个跨膜α-螺旋,证明这些成员均属于植物SWEET基因家族。2、基于多物种的系统进化分析发现,Prupe.5G146400和Prupe.8G253500分别与具有蔗糖转运功能的At SWEET11以及At SWEET12蛋白高度同源且聚为一类,命名为Pp SWEET11和Pp SWEET12,属于SWEET蛋白的CladeⅢ的成员。基因表达分析发现,Pp SWEET11和Pp SWEET12同时在桃成熟叶片和新稍中有较高的表达,但是在果实中表达量较低,推测这两个候选基因可能与桃树蔗糖由“源”向“库”的转运相关。3、使用PHB-X-YFP荧光标签载体和烟草进行亚细胞定位,结果发现Pp SWEET11及Pp SWEET12蛋白只在烟草细胞的细胞膜中表现出了强烈的荧光信号,证明Pp SWEET11及Pp SWEET12蛋白均定位于桃的细胞膜上,属于膜蛋白的一种,具备蔗糖转运蛋白的基本特性。4、为了验证Pp SWEET11和Pp SWEET12在蔗糖转运过程中功能与特性,我们将两个候选基因转化至蔗糖转运缺陷型酵母菌株SUSY中,观察到转化后酵母菌株可以在以葡萄糖为唯一碳源的选择培养基上生长,也在蔗糖为唯一碳源的尿嘧啶缺陷型SD选择培养基上生长,证明Pp SWEET11和Pp SWEET12具有体外转运蔗糖的功能。5、利用淀粉染色法进行淀粉积累测定,结果发现拟南芥atsweet11;12双突变体淀粉染色颜色较深,确实存在淀粉累积的情况,在双突变中过表达SWEET候选基因Pp SWEET11和Pp SWEET12,植株莲座叶片淀粉染色较浅,候选基因弥补了atsweet11;12双突变体的表型缺陷,减少了淀粉在莲座叶片中的累积,表明两个桃候选基因均具有蔗糖转运从而促进蔗糖外排的功能。综上所述,桃Pp SWEET11和Pp SWEET12具有体内外转运蔗糖的生物学功能,推测这两个基因可能在蔗糖由叶片源向果实库的有机物韧皮部装载中发挥重要作用,但其具体机制尚待进一步研究。