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糖类物质(蔗糖、单糖、多元醇等)在高等植物的生长、发育和成熟过程中扮演着重要的角色。其中,单糖的转运主要由单糖转运蛋白(Monosaccharide Transporters,MSTs)介导。植物中的单糖转运蛋白由多个亚家族组成,己糖载体(Sugar Transport Proteins,STPs)为其中的一个重要亚家族,其主要功能是将细胞膜外的单糖转运至细胞内。这些单糖能够以底物的形式直接参与植物中蔗糖、淀粉等各种化合物的合成,也可作为信号分子串联己糖激酶参与调控其它基因的表达。研究木薯中己糖载体对单糖的运输及分配过程对了解木薯块根中淀粉的积累机制及高淀粉木薯品种的选育具有重要意义。本文利用RT-PCR技术克隆得到木薯中的单糖转运蛋白基因MeSTP2,通过酵母异源表达、亚细胞定位、实时定量PCR等技术,对其编码的单糖转运蛋白的功能和该基因的表达模式进行了初步研究。主要结果如下:MeSTP2基因序列长度为1 575 bp,编码524个氨基酸。对其蛋白序列进行保守结构域分析结果表明,它属于主要易化超家族(Major Facilitator Superfamily,MFS),而Sugar_tr结构域的存在说明其可能具有糖转运的功能。疏水性预测表明该蛋白具有12个跨膜结构域。通过与蓖麻、葡萄及拟南芥等物种中的单糖转运蛋白进行进化树比对分析,认为MeSTP2高度同源于定位在细胞膜上的单糖转运蛋白,其中与蓖麻的RCSTC同源性最高,为92%。利用酿酒酵母单糖转运蛋白突变体EBY.VW4000对MeSTP2进行功能验证,研究了其对D-葡萄糖、D-果糖、D-半乳糖、D-甘露糖和D-木糖五种单糖的转运能力及特异性。结果表明,该蛋白为非特异性转运蛋白,对D-木糖基本没有转运能力,但对D-葡萄糖、D-果糖、D-半乳糖和D-甘露糖均具有较强的转运能力。通过构建MeSTP2与绿色荧光蛋白(GFP)的融合表达载体,在酵母细胞和木薯的原生质体中表达后,在共聚焦显微镜下观察其荧光位置,确认了 MeSTP2定位于细胞膜上。利用实时荧光定量PCR,比较分析了MeSTP 在高、低淀粉含量的木薯品种(KU50、CAS36)中幼苗期、块根形成期、块根膨大期、块根成熟期块根中的表达模式,从幼苗期到块根形成期(45d～100d)MeSTP2的表达量由高到低;在块根膨大期(100d～180d),CAS36中MeSTP2的表达量有所增加;随着块根的成熟,MeSTP2在两木薯品种块根中的表达趋于稳定;在块根形成至成熟的各时期MeSTP2在块根韧皮部中的表达量均高于在块根木质部中;MeSTP2基因在木薯块根膨大期不同组织中的表达模式显示,其主要在一些代谢旺盛的库组织(不定根、茎、嫩叶、新叶)中有着较高的表达水平。综上所述,MeSTP2基因编码的蛋白定位于细胞膜上,对多种单糖具有转运能力。该基因参与了糖卸载过程,其表达受组织发育和多种糖代谢反应的影响。