木薯(Manihot esculenta Crantz),大戟科块根作物,全球第六大粮食作物,原产于美洲热带地区,具有典型的高光效、高淀粉产量、抗旱、耐瘠薄等特性,在我国是淀粉和燃料乙醇生产的重要工业原料。木薯块根淀粉积累涉及“源-流-库”关系的协调,而蔗糖是光合产物运输的主要形式,研究如何提高淀粉产量,就要清楚蔗糖是如何转运到块根库器官并卸载的问题。蔗糖转运蛋白是蔗糖主动运输的载体,其在木薯中的生物学功能尚未见系统报道。本研究克隆了木薯中几类蔗糖转运蛋白基因,生物信息学分析确定他们的类型,并通过对不同品种发育过程中的表达分析初步确定各自的表达特性。根据已经公布不同植物中蔗糖转运蛋白保守区核苷酸序列设计简并引物,采用RT-PCR技术从木薯中克隆到4个蔗糖转运蛋白的基因片段,通过进化树比对,证明他们属于三类蔗糖转运蛋白基因,并分别命名为MeSUT1x, MeSUT1y, MeSUT2和MeSUT4。通过RACE扩增得到MeSUT4的全长基因序列,CDS包含1491个核苷酸编码了496个氨基酸,氨基酸结构分析MeSUT4基因的编码蛋白为跨膜结合蛋白,含有植物SUT蛋白典型的十二个跨膜结构域。实时定量PCR(qPCR)技术揭示几种木薯蔗糖转运蛋白基因在木薯不同发育时期器官以及品种间表达模式的变化。三类MeSUT在Arg7、SC124二个栽培品种叶片中表达水平远高于块根,在不同发育时期叶片中又以前、中期表达量高,后期逐渐下降；在不同发育时期块根中也是前期表达量相对较高而后期表达量低；三类MeSUT表达的日变化无论在叶片或者块根中均以中午12：00表达水平高,在清晨与午夜表达水平较低,说明其受到糖浓度和光周期影响有着昼夜节律的变化；栽培品种与野生品种比较,无论叶片中或者块根中均以高淀粉高产量的栽培品种中表达水平显著高于野生种。三类MeSUT的表达差异,在叶片中和块根发育早期均以MeSUT1表达活性最高,其次为MeSUT2,而在木薯块根发育中后期MeSUT4有较高的活性。初步说明木薯MeSUT1在叶片韧皮部装载过程中发挥重要作用,而在块根蔗糖卸载中可能存在共质体途径运输,MeSUT1、MeSUT4仍可能发挥作用。文章对如何进一步解析木薯蔗糖运输机制及其对淀粉累积的贡献进行了讨论。