桉樹SWEET基因家族的分析.pdf

1、SWEET家族基因是一個(gè)新的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，主要包含兩個(gè)MtN3/saliva跨膜結(jié)構(gòu)域，而少數(shù)原核生物只含有1個(gè)結(jié)構(gòu)域。真核生物的MtN3/saliva蛋白家族主要包括7個(gè)跨膜螺旋，但是已報(bào)道的17個(gè)擬南芥SWEET家族成員中有16個(gè)基因含有7個(gè)跨膜螺旋，有一個(gè)基因含有6個(gè)跨膜螺旋（AT1G66770）。原核生物的3個(gè)跨膜的MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域發(fā)生了復(fù)制，導(dǎo)致產(chǎn)生了真核生物的2個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域的SWEET蛋白，由于這

2、種特殊的結(jié)構(gòu)，通常將原核生物這一基因家族稱為SemiSWEETs。目前對(duì)該家族的功能研究較少，近年的研究結(jié)果表明SWEET家族基因可能作為糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或通過與離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的相互作用促進(jìn)離子轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)包括轉(zhuǎn)運(yùn)糖類、發(fā)育、環(huán)境適應(yīng)性在內(nèi)的不同的生理過程。本研究以桉樹SWEET家族基因?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)其進(jìn)行了全面的分析，利用生物信息學(xué)的方法，對(duì)它們的進(jìn)化、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等做了分析。主要研究結(jié)果如下：
　　1.從phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索桉樹

3、、擬南芥中的所有含MtN3/Saliva結(jié)構(gòu)域的基因，其中，桉樹中共檢索到52條同源序列，擬南芥中檢索到17條同源序列。擬南芥所有17條序列均含有兩個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域，且跨膜區(qū)大于或等于6個(gè)，全部定義為SWEET家族。而桉樹52條同源序列中：有40條序列跨膜區(qū)大于或等于6個(gè)，除EgSWEET9c含有3個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域外，其余基因均含有兩個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域，將這40個(gè)基因定義為SWEET家族成員；6條

4、序列有兩個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域，但跨膜區(qū)少于6個(gè)，可能是SWEET家族成員；6條序列只有1個(gè)MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域，與原核生物的SemiSWEETs結(jié)構(gòu)相似。
　　2.為了研究不同植物中含有MtN3/saliva結(jié)構(gòu)域基因的進(jìn)化和親緣關(guān)系，本文分析了來自37個(gè)不同物種的947個(gè)含有MtN3/saliva基因。這947個(gè)基因分為11個(gè)分枝和一些OG分枝，這些基因分為A1、A2、A3和B1四個(gè)亞家族。A1亞家族主要是第三

5、分枝，包括AtSWEET4-8和6個(gè)桉樹基因，A2亞家族主要是第五分枝，主要包括AtSWEET16、AtSWEET17以及6個(gè)桉樹基因，A3亞家族主要是1、2、4三個(gè)分枝，包括AtSWEET1-3和13個(gè)桉樹基因，B1亞家族主要是6-11分枝，包括AtSWEET9-15以及24個(gè)桉樹基因，還有2個(gè)基因不在上述亞家族內(nèi)，屬于OG分枝。
　　3.通過檢索phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)和DNAMAN軟件對(duì)桉樹中的SWEET家族基因的基本性質(zhì)作

6、了分析：跨膜區(qū)大于或等于6個(gè)的40個(gè)基因序列中，兩個(gè)MtN3/saliva家族結(jié)構(gòu)域所含的氨基酸個(gè)數(shù)大約都在90個(gè)左右,這40個(gè)基因的開放閱讀框架（ORF）從1208bp到7084bp不等。在跨膜區(qū)少于6個(gè)的12個(gè)基因里，EgSWEET2d長(zhǎng)度最短，EgSWEET17e長(zhǎng)度最長(zhǎng)。開放閱讀框架從529bp到4615bp不等，外顯子數(shù)目從3到6不等。
　　4.在由phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)提供的染色體位置信息的基礎(chǔ)上將檢索到的含有MtN

7、3/saliva結(jié)構(gòu)域的52個(gè)SWEET家族基因定在桉樹染色體上。桉樹一共有11條染色體，但檢索到的這52個(gè)SWEET家族基因只有45個(gè)基因定位在染色體上，且絕大多數(shù)是成簇出現(xiàn)的，其余7個(gè)基因可能沒有定位在拼接后的染色體上，定位在染色體上的45個(gè)基因主要分布在8條染色體上。
　　5.表達(dá)水平分析表明：34個(gè)基因在莖尖處表達(dá)量較高，37個(gè)基因在幼葉表達(dá)量較高，36個(gè)基因在老葉處表達(dá)量較高，31個(gè)基因在木質(zhì)部表達(dá)量最高，在韌皮部表達(dá)量

8、較高的基因有40個(gè)。
　　6.不同脅迫下的誘導(dǎo)處理表明：在葡萄糖溶液的處理下，有11個(gè)基因表達(dá)量上調(diào)，有2個(gè)基因表達(dá)量下調(diào)，有7個(gè)基因表達(dá)量基本不變；在蔗糖溶液的處理下，有15個(gè)基因表達(dá)量上調(diào)，有2個(gè)基因表達(dá)量下調(diào)，有3個(gè)基因表達(dá)量基本不變；在NaCl溶液的處理下，有11個(gè)基因表達(dá)量上調(diào)，2個(gè)基因表達(dá)量下調(diào)，7個(gè)基因表達(dá)量基本不變。由此可知，在這20個(gè)基因中，受蔗糖誘導(dǎo)的基因最多。
　　這些結(jié)果為深入了解桉樹SWEET家族基