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蔗糖转运蛋白(sucrose transporter)是一类具有12个跨膜区的膜结合蛋白,负责蔗糖的跨膜运输,同时它对植物的生长和发育起着十分重要的作用。蔗糖是绿色植物光合作用的主要产物,作为碳同化产物的最主要形式在植物体内进行运输和分配;同时,蔗糖作为信号分子广泛影响植物体特别是果实的代谢活动及发育状态。蔗糖代谢主要通过产生一系列的糖类代谢物用于能量代谢、合成必需的化合物,还有作为信号分子调控microRNAs和转录因子等,进而调控植物的生长发育、胁迫反应和作物产量等。而糖类在生物体内的生产、运输、消耗和储藏是一个由多种信号网络严格调控的过程,这个过程的调节服从细胞的发育和对环境适应的需求,而蔗糖转运蛋白是这个复杂代谢中的一个重要的调节者。前人的研究结果表明SUT4定位于细胞的液泡膜和质膜上,但本课题组发现At SUC4还与光系统I的一个亚基AtPsaL存在蛋白互作。所以本文进一步研究拟南芥蔗糖转运蛋白At SUC4在叶绿体上的定位,和蔗糖转运和光合作用之间的调控关系。主要研究结果如下:1、拟南芥蔗糖转运蛋白AtSUC4在叶绿体内外膜上存在定位。通过构建带有GFP标记的表达载体35S::gSUC4-GFP,农杆菌侵染转化拟南芥Col-0得到转基因植株,游离原生质后用激光共聚焦显微镜观察,在原生质体的叶绿体上观察到了绿色荧光;另外,通过分离叶绿体的各个组分,用免疫印迹的方法证明了,AtSUC4在叶绿体总蛋白、类囊体和内外膜上有分布。2、通过瞬时表达技术,发现拟南芥光系统I的亚基At PsaL定位于叶绿体的外围和和内部结构。利用gateway系统,构建35S-At PsaL-cDNA-GFP瞬时表达载体,转化拟南芥原生质体,然后用激光扫描共聚焦显微镜观察到AtPsaL-GFP融合蛋白在叶绿体的外围和和内部结构上有强烈的荧光。3、AtSUC4蛋白在叶绿体被膜上的N端和C端是朝向胞质一侧。通过gateway方法构建不同长度AtSUC4-cDNA瞬时表达载体,共转化拟南芥原生质体,通过激光共聚焦显微镜观察,在原生质体的叶绿体上观察绿色荧光,发现At SUC4的N端和C端是朝向胞质一侧的。4、用载体35S::gSUC4-GFP互补了点突变suc4p。通过农杆菌侵染突变体suc4p,筛选得到转基因植株,结果表明转基因株系的表型、基因表达和蛋白水平均得到一定的恢复。5、利用Affymetrix拟南芥ATH1基因组芯片,获得了突变体之间的基因表达谱的差异,获得与蔗糖淀粉代谢相关家族基因IAS、BAM、SUS、HXK和SPS,以及信号转导相关的候选家族基因TCP、ERT和WRKY。6、定量分析了Col-0和suc4p、psal、suc4p/psal、suc4/psal突变体中AtSUC4和AtPsaL等相关基因的表达情况,结果表明AtSUC4和AtPsaL的缺失造成了AtSUC2、AtPsaC、AtPsaD表达量下调,而AtPsaB、AtPsaH的表达上调。7、分析了拟南芥野生型Col-0和突变体suc4p、suc4.1、psal.1、psal.2及其双突变体的蛋白丰度,结果表明suc4p、suc4.1及双突变的AtSUC4的蛋白丰度均有不同程度下调。8、运用相关软件分析了拟南芥蔗糖转运蛋白家族基因的密码子偏爱性,结果表明AtSUC3和AtSUC4的密码子偏好性最低。使用EMBOSS在线分析系统计算基因序列中的密码子有效值(effective number of codons,Nc),采用Codon Adaptation Index(CAI)模块进行密码子适应指数分析,同时,也使用了CAI calulator在线分析Nc、CAI和GC含量。将拟南芥蔗糖转运蛋白家族基因的密码子使用频率与酵母的葡萄糖感受器基因SNF3、RGT2密码子使用频率相比较,分析了SUTs家族的密码子偏爱性,结果表明AtSUC3和AtSUC4的密码子偏爱性与葡萄糖感受器基因SNF3、RGT2相似度最高。