黄瓜单糖转运蛋白基因csht1的时空表达与功能分析

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1、分类号：单位代码：密级：学号：博士学位论文黄瓜单糖转运蛋白基因的时空表达与功能分析研究生：成金桃士匕已日寸教师：眭晓蕾教授合作指导教师：高丽红教授，张振贤教授申请学位门类级别：农学博士专业名称：蔬菜学研究方向：蔬菜生理与分子生物学所在学院：农学与生物技术学院年月独创性声明本人声明所呈夂的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文屮已经注明引用和致谢的内容外，论文中不包含本人和其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意

2、。学位论文作者签名时间：年汐月曰关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定。本人同意中国农业大学有权保存及向国家有关部门和机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人同意中国农业大学将本学位论文的全部或部分内容授权汇编录入《中国博士学位论文全文数据库》或《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行出版，并享受相关权益。保密的学位论文在解密后应遵守此协议）学位论义：作者签名：吋间：年月十曰导抑签名：时间：年厂月曰中文摘要碳水化合物的合成与运输是植物生长和发育的基础，授粉的供应直接影响花粉的发育和花粉管的萌发伸长，从而影响种子的形成。虽然蔗糖转运蛋

3、白已经被发现在花粉萌发及花粉管伸长过程中扮演着一定的角色，但是己糖和己糖转运蛋白在这个过程中的功能还不是特别明确。由于拟南芥和烟草等模式植物花粉的离体萌发主要依赖于蔗糖不能利用己糖，另外单独敲除花粉上的单个己糖转运蛋白基因并不能引起任何表型变化，因此这一度被认为是功能冗余。但是在黄瓜巨大的子房内部主要以己糖为主，己糖和己糖转运蛋白对黄瓜花粉管的伸长显得尤为重要。本文采用亚细胞定位、酵母异源表达实验、组织化学定位、免疫组织化学定位以及反向遗传学的方法研究了黄瓜上的一个单糖转运蛋内的功能。主要结果如下：只在花粉及花粉管中表达，随着花粉的发育成熟直至萌发，的转录水平呈现上升趋势。在花粉萌发之

4、前，检测不到蛋白的表达，当花粉萌发以后可以在萌发的花粉及花粉管上检测大量的蛋白。另外，融合蛋白的荧光信号表明只定位在洋葱表皮以及黄瓜原生质体的细胞膜上。由此表明是一个花粉特异性表达的质膜蛋白并且在翻译之前存在一个预转录的过程。能够恢复己糖吸收缺陷酵母突变体的葡萄糖吸收功能。动力学分析表明对葡萄糖具有较高的亲和力、并且依赖于介质的值（最适为。底物竞争性和代谢抑制剂处理实验表明主要转运葡萄糖和半乳糖两种己糖，而且是个能量依赖型的己糖转运蛋白。在黄瓜花粉中过表达能提高黄瓜花粉在葡萄糖或者半乳糖培养基上的萌发率和花粉管的长度。相反，反义抑制的表达则会抑制花粉在相同培养基上的萌发和花粉管的伸长。

5、用该反义抑制的花粉给相应反义株系的子房或是野生型的子房授粉都会引起种瓜结种区变短，单果种子数和种子千粒重下降等表型，说明在反义转基因株系中只有花粉功能受到了干扰从而影响种子形成，而转基因株系其它组织器官的正常功能没有受到转基因手段的影响。综上所述，是一个花粉特异表达的质膜蛋白，在花粉的整个发育时期转录而只在萌发的花粉及花粉管中翻译。在黄瓜的授粉受精过程中，以葡萄糖和半乳糖为转运底物的能够控制花粉管在黄瓜子房内部（主要积累葡萄糖和果糖）的伸长从而影响种子的形成。本研究首次证明了己糖转运蛋白在植物花粉管伸长过程中的生物学功能。关键词：黄瓜，单糖转运蛋白（己糖转运蛋白）花粉，时空表达，亚细胞

6、定位，转基因AbstractCarbohydratesynthesisandtransportisthebasisofplantgrowthanddevelopment,thesupplyofpollinationdirectlyafectpollendevelopmentandpollentubegrowth,thusafectingtheformationofseeds.Althoughsucrosetransportershavebeenshowntoplayaroleinpollentubedevelopment,theroleofhexosesandhexosetranspo

7、rtersisnotaswellestablished.ThepollensofmodelplantssuchasArabidopsisandtobaccorelyonthesucrosebutnothexosewhengerminationandtubegrowthinvitro,andknockoutsofindividualhexosetransportershasnotbeenshowntoimpairfertilization,soi