摘要
火龙果是仙人掌科（Cactaceae）量天尺属（Hylocereus）或蛇鞭柱属（Selenicereus）的多年生草本果树，果实中富含可溶性糖、有机酸、氨基酸、蛋白质、维生素等物质，营养丰富，深受消费者喜爱。可溶性糖含量是影响火龙果果实品质的一个关键因素，它会直接影响果实的风味口感。SWEETs（Sugars Will Eventually be Exported Transporters）作为一类新型的糖转运蛋白，参与植物体内的糖分运输，在果实糖分积累方面发挥重要的作用。因此解析关键SWEET基因在火龙果果实糖分积累中的作用对改善火龙果果实品质有重要意义。本研究基于火龙果基因组数据库，对火龙果SWEET基因家族进行分析，筛选调控火龙果果实糖分积累的关键SWEET基因，并对关键SWEET基因进行功能验证，以期为改良火龙果果实品质提供理论依据。主要研究结果如下： （1）基于火龙果基因组数据库，鉴定到19个含有两个完整MtN3/saliva结构域的SWEET基因家族成员（HuSWEETs），并分成CladeⅠ、CladeⅡ和CladeⅢ三个分支；三个分支中分别含有2、4和13个HuSWEET基因，它们不均匀地分布在火龙果11条染色体中的7条上，其中4号染色体上成员数目最多。HuSWEET基因的氨基酸数目在235-342aa之间，同一系统进化组内的HuSWEET基因在基序组成和外显子-内含子结构上具有相似性。 （2）HuSWEET基因在不同组织和果实发育阶段的表达模式各异。所有HuSWEET基因在花器官中均有表达；部分HuSWEET基因在果实中也有表达，其中HuSWEET7a、HuSWEET12a、HuSWEET13d和HuSWEET13e在果肉中有较高的表达量。通过对果实不同发育阶段的基因表达模式分析，表明大部分HuSWEET基因在果实发育中呈下调趋势，但HuSWEET4a、HuSWEET12a、HuSWEET12d和HuSWEET13d随着果实发育整体上呈上升趋势且与果实可溶性糖含量之间呈正相关。 （3）以‘莞华红’火龙果果肉的cDNA为模板，克隆了HuSWEET4a、HuSWEET12a、HuSWEET12d和HuSWEET13d，其长度分别是729bp、1008bp、957bp和870bp。亚细胞定位表明，这四个基因均定位于细胞质膜上。酵母功能互补实验表明，HuSWEET4a可以使酵母己糖缺陷型突变体（EBY.VW4000）分别在含有葡萄糖、果糖和蔗糖为唯一碳源的筛选培养基上恢复生长，说明其具有转运这三种糖的能力；但HuSWEET12a、HuSWEET12d和HuSWEET13d在酵母体系中未表现出对葡萄糖、果糖和蔗糖的转运活性。 （4）获得了HuSWEET4a、HuSWEET12a和HuSWEET13d的转基因番茄植株，与对照相比，HuSWEET4a、HuSWEET12a和HuSWEET13d过表达的番茄植株成熟期果实中的蔗糖、果糖和葡萄糖含量显著提高。说明HuSWEET4a、HuSWEET12a和HuSWEET13d是火龙果果实发育过程中糖积累关键的SWEET基因，在火龙果果实发育过程的可溶性糖积累中起到调控作用。
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