园艺学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (7): 2019-2033.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2025-0792
• 遗传育种 · 种质资源 · 分子生物学 • 上一篇 下一篇
鄢云1,*, 肖阳1,*, 姚雅淇1, 侬玉英1, 郭得君2, 邵建辉3, 马春花1, 苏静1,**(
)
收稿日期:2025-08-26
修回日期:2026-04-19
出版日期:2026-07-25
发布日期:2026-07-23
通讯作者:
作者简介:* 共同第一作者
基金资助:
YAN Yun1, XIAO Yang1, YAO Yaqi1, NONG Yuying1, GUO Dejun2, SHAO Jianhui3, MA Chunhua1, SU Jing1,**(
)
Received:2025-08-26
Revised:2026-04-19
Published:2026-07-25
Online:2026-07-23
摘要:
SWEET(Sugars Will Eventually be Exported Transporters)家族是近年来新发现的一类糖转运蛋白,调节糖类化合物在植物体内卸载及积累,参与植物衰老、花蜜分泌、激素信号、发病机制和非生物胁迫响应等过程。本研究中基于葡萄(Vitis vinifera L.)全基因组信息对糖转运蛋白SWEET家族成员进行鉴定,分析其在果实不同发育时期的表达特征,旨在挖掘调控果实糖积累的关键基因。通过生物信息学方法鉴定VvSWEET基因,系统分析其理化性质、进化关系、染色体定位、基因结构以及启动子顺式作用元件等特征。结合‘红地球’葡萄不同发育时期果实转录组数据,筛选出与己糖含量积累呈显著正相关的基因VvSWEET15,并通过基因克隆、亚细胞定位和基因沉默等技术,明确VvSWEET15在果实糖积累过程中的功能。共鉴定到16个VvSWEET家族成员,主要分布在10条染色体上。分析表明,葡萄VvSWEET基因可分为4个进化分支(CladeⅠ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ),同一分支成员在基因结构和蛋白保守基序上高度相似。启动子区域富含光照、激素、发育和胁迫相关的顺式作用元件。分析表明,花后40 ~ 120 d VvSWEET15表达水平呈上升趋势,并与果实中己糖含量呈显著正相关。VvSWEET15定位于细胞质膜,瞬时沉默其表达显著降低了果实中果糖和葡萄糖含量,表明VvSWEET15对果实己糖积累起重要作用。
鄢云, 肖阳, 姚雅淇, 侬玉英, 郭得君, 邵建辉, 马春花, 苏静. 葡萄VvSWEET蛋白家族的全基因组鉴定及VvSWEET15在糖含量积累的功能研究[J]. 园艺学报, 2026, 53(7): 2019-2033.
YAN Yun, XIAO Yang, YAO Yaqi, NONG Yuying, GUO Dejun, SHAO Jianhui, MA Chunhua, SU Jing. Genome-Wide Identification of Grapevine SWEET Protein Family Reveals the Potential Function of VvSWEET15 in Sugar Accumulation[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2026, 53(7): 2019-2033.
| 基因ID Gene ID | 位置与长度 Location and length | 编码序列/bp CDS | 等电点 pI | 分子量/kD Molecular weight | 氨基酸残基数量 No. of amino acids | 总平均亲水性 Grand average of hydropathy | 脂肪系数 Aliphatic index | 不稳定系数Instability index |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vitvi18g01215 | chr18:13433660..13436779 (3.12 kb) | 747 | 9.64 | 27.35 | 248 | 0.682 | 111.29 | 28.21 |
| Vitvi19g00024 | chr19:535653..539306 (3.65 kb) | 708 | 9.30 | 26.12 | 235 | 0.741 | 117.32 | 47.26 |
| Vitvi10g00679 | chr10:8728270..8732553 (4.28 kb) | 699 | 8.84 | 25.78 | 232 | 0.839 | 115.99 | 53.21 |
| Vitvi16g01984 | chr16:20108856..20111853 (3 kb) | 750 | 9.13 | 28.04 | 249 | 0.535 | 116.14 | 39.81 |
| Vitvi14g01783 | chr14:28363163..28366829 (3.67 kb) | 775 | 9.36 | 27.90 | 254 | 0.517 | 108.98 | 38.85 |
| Vitvi17g00791 | chr17:9893489..9895615 (2.13 kb) | 705 | 9.43 | 26.16 | 234 | 0.693 | 124.06 | 29.69 |
| Vitvi17g00793 | chr17:9939039..9941147 (2.11 kb) | 699 | 9.49 | 25.97 | 232 | 0.698 | 119.66 | 30.31 |
| Vitvi02g00181 | chr02:1665640..1669158 (3.52 kb) | 783 | 9.62 | 28.85 | 260 | 0.695 | 116.54 | 43.99 |
| Vitvi04g01075 | chr04:15667871..15670837 (2.97 kb) | 837 | 9.05 | 31.52 | 278 | 0.576 | 112.16 | 39.12 |
| Vitvi17g00070 | chr17:1349304..1351901 (2.6 kb) | 903 | 7.63 | 33.96 | 300 | 0.745 | 126.63 | 38.56 |
| Vitvi07g00250 | chr07:2765683..2768134 (2.45 kb) | 831 | 9.30 | 31.00 | 276 | 0.535 | 106.05 | 34.08 |
| Vitvi17g00069 | chr17:1344616..1347770 (3.15 kb) | 852 | 9.34 | 31.70 | 283 | 0.575 | 112.93 | 38.63 |
| Vitvi01g01719 | chr01:23088842..23091312 (2.47 kb) | 870 | 9.08 | 32.15 | 289 | 0.492 | 110.00 | 35.66 |
| Vitvi14g00149 | chr14:1256163..1261104 (4.94 kb) | 897 | 9.68 | 32.76 | 298 | 0.424 | 107.58 | 37.96 |
| Vitvi14g00148 | chr14:1248783..1251155 (2.37 kb) | 717 | 6.90 | 26.47 | 238 | 0.782 | 124.79 | 46.38 |
| Vitvi14g00147 | chr14:1240096..1242964 (2.87 kb) | 714 | 6.29 | 26.27 | 237 | 0.845 | 128.23 | 48.06 |
表1 VvSWEET蛋白家族的理化特征
Table 1 The physicochemical characteristics of the VvSWEET protein family
| 基因ID Gene ID | 位置与长度 Location and length | 编码序列/bp CDS | 等电点 pI | 分子量/kD Molecular weight | 氨基酸残基数量 No. of amino acids | 总平均亲水性 Grand average of hydropathy | 脂肪系数 Aliphatic index | 不稳定系数Instability index |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vitvi18g01215 | chr18:13433660..13436779 (3.12 kb) | 747 | 9.64 | 27.35 | 248 | 0.682 | 111.29 | 28.21 |
| Vitvi19g00024 | chr19:535653..539306 (3.65 kb) | 708 | 9.30 | 26.12 | 235 | 0.741 | 117.32 | 47.26 |
| Vitvi10g00679 | chr10:8728270..8732553 (4.28 kb) | 699 | 8.84 | 25.78 | 232 | 0.839 | 115.99 | 53.21 |
| Vitvi16g01984 | chr16:20108856..20111853 (3 kb) | 750 | 9.13 | 28.04 | 249 | 0.535 | 116.14 | 39.81 |
| Vitvi14g01783 | chr14:28363163..28366829 (3.67 kb) | 775 | 9.36 | 27.90 | 254 | 0.517 | 108.98 | 38.85 |
| Vitvi17g00791 | chr17:9893489..9895615 (2.13 kb) | 705 | 9.43 | 26.16 | 234 | 0.693 | 124.06 | 29.69 |
| Vitvi17g00793 | chr17:9939039..9941147 (2.11 kb) | 699 | 9.49 | 25.97 | 232 | 0.698 | 119.66 | 30.31 |
| Vitvi02g00181 | chr02:1665640..1669158 (3.52 kb) | 783 | 9.62 | 28.85 | 260 | 0.695 | 116.54 | 43.99 |
| Vitvi04g01075 | chr04:15667871..15670837 (2.97 kb) | 837 | 9.05 | 31.52 | 278 | 0.576 | 112.16 | 39.12 |
| Vitvi17g00070 | chr17:1349304..1351901 (2.6 kb) | 903 | 7.63 | 33.96 | 300 | 0.745 | 126.63 | 38.56 |
| Vitvi07g00250 | chr07:2765683..2768134 (2.45 kb) | 831 | 9.30 | 31.00 | 276 | 0.535 | 106.05 | 34.08 |
| Vitvi17g00069 | chr17:1344616..1347770 (3.15 kb) | 852 | 9.34 | 31.70 | 283 | 0.575 | 112.93 | 38.63 |
| Vitvi01g01719 | chr01:23088842..23091312 (2.47 kb) | 870 | 9.08 | 32.15 | 289 | 0.492 | 110.00 | 35.66 |
| Vitvi14g00149 | chr14:1256163..1261104 (4.94 kb) | 897 | 9.68 | 32.76 | 298 | 0.424 | 107.58 | 37.96 |
| Vitvi14g00148 | chr14:1248783..1251155 (2.37 kb) | 717 | 6.90 | 26.47 | 238 | 0.782 | 124.79 | 46.38 |
| Vitvi14g00147 | chr14:1240096..1242964 (2.87 kb) | 714 | 6.29 | 26.27 | 237 | 0.845 | 128.23 | 48.06 |
图5 VvSWEET基因在葡萄不同发育时期的表达特性(A)及其与果糖和葡萄糖相关性分析(B) S1 ~ S4时期分别为花后40、80、100和120 d;*** 表示在P ≤ 0.001水平存在显著相关。
Fig. 5 Expression profiles correlation analysis of VvSWEET in different fruit development stages of grapevine(A)and correlation analysis with fructose and glucose(B) S1 to S4 correspond to 40,80,100,and 120 days after flowering,respectively;*** indicates a significant correlation at P ≤ 0.001
图9 VIGS介导沉默VvSWEET15的表达对葡萄果实中果糖和葡萄糖含量的影响 数值由平均值 ± 标准误(n = 3)表示,**表示在P ≤ 0.01水平存在显著差异
Fig. 9 Effect of VIGS-mediated silencing of VvSWEET15 on fructose and glucose content in grape berry Bars represent the mean value ± SE(n = 3). ** indicates a significant difference at P ≤ 0.01
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