拟南芥HHP2基因对韧皮部蔗糖装载的调控功能

作     者：于修远 徐启玉 尹世娇 陈少林 LIESCHE Johannes YU Xiuyuan;XU Qiyu;YIN Shijiao;CHEN Shaolin;LIESCHE Johannes

作者机构：西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区生物质能研究中心陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室陕西杨凌712100 

出 版 物：《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Northwest A&F University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2024年第52卷第8期

页      面：122-132,142页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家自然科学基金项目(K3050218117) 

主　　题：拟南芥 膜蛋白 蔗糖转运 调控因子 

摘      要：【目的】探究膜蛋白HHP2在韧皮部蔗糖装载中的作用与机制,为作物增产增效提供理论依据。【方法】利用多种生物信息学分析方法,对HHP2及其同源蛋白序列以及HHP2基因的转录表达谱进行分析,以预测其功能并发掘其他同源蛋白。使用荧光共聚焦显微镜对HHP2蛋白和蔗糖转运蛋白SUC2进行共定位分析,利用荧光共振能量转移试验检测HHP2与SUC2蛋白的互作,通过七叶树苷摄取试验检测HHP2对SUC2蛋白的直接影响。通过实时荧光定量PCR和Western-Blot试验,分析和比较hhp2突变体SUC2基因的转录水平和蛋白水平;利用离子色谱方法分析和比较hhp2突变体的韧皮部蔗糖输出效率;采用AlphaFold和Autodock软件,对HHP2蛋白结构及HHP2和蔗糖分子之间的潜在对接能力进行分析。【结果】HHP2同源蛋白共有5个保守模体和1个保守结构域。HHP2基因在拟南芥叶和茎等蔗糖输出器官中低表达,在根、花和种子等蔗糖需求器官中高表达。在本氏烟草远轴面表皮细胞中瞬时表达HHP2,发现其与SUC2蛋白共定位。HHP2与SUC2蛋白存在互作,且HHP2能抑制SUC2的蔗糖转运活性。HHP2缺失突变分析表明,HHP2是SUC2的负调控因子,HHP2缺失突变导致SUC2转录水平提高至6倍左右,蛋白水平提高至1.3倍左右,hhp2缺失突变体的蔗糖转运效率提高至2倍左右。分子对接分析表明,HHP2可能通过与蔗糖结合发挥其调控功能。【结论】HHP2是SUC2的负调控因子,参与调控植物体内蔗糖的转运与分配,可能是分子育种的潜在靶标。