玉米糖运载蛋白基因 ZmSWEET10a 的生物信息和表达分析

在植物体内，蔗糖转运蛋白(SWEET)在蔗糖转运过程中发挥重要作用。本研究运用一系列生物信息学方法对 C4作物玉米 ZmSWEET10a 基因及其蛋白进行了结构及功能分析。结果分析表明，该蛋白具备跨膜运输蛋白的典型特征。另外，该基因在授粉后 18 d 表达量达到峰值，暗示着该基因是促进糖运输的关键基因，对于源叶向籽粒库进行糖的输出发挥重要作用。进一步检查 ZmSWEET10a 基因及糖合成、运输相关基因在玉米叶片花环状结构中的表达量，结果显示蔗糖磷酸转运蛋白基因(ZmSPS)、果糖 -1,6- 二磷酸酶基因(ZmFBPase)、糖转运蛋白基因 ZmSWEET10a、ZmGPT2 及 ZmSUT 等参与蔗糖合成和运输的基因均在维管束鞘细胞中存在特异性高表达。可见，在 C4 玉米叶片中，不仅卡尔文循环的产物三碳糖在维管束鞘细胞中合成，其光合同化物的运输形式 - 蔗糖的合成及运出也是在维管束鞘细胞中发生，表明 C4 玉米维管束鞘细胞中同时存在光合同化物的高效合成与同化物的高效运出机制，构成一个统一的有机体。因此，ZmSWEET10a 基因是玉米 SWEET基因家族中具有 C4 特异性的关键糖输出基因。总之，深入探讨 ZmSWEET10a 基因的特性及其在授粉不同天数的表达变化、以及该基因在维管束鞘细胞的特异性表达，将加深对玉米高光效机制的了解，并为提高作物产量的分子育种提供了新的基因元件。