水稻蔗糖转运蛋白OsSUT4基因的克隆与功能分析

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2025.03.001

河南农业科学 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (3): 1-7.DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2025.03.001

水稻蔗糖转运蛋白OsSUT4基因的克隆与功能分析

蔡昱萌^1,2，汪颖^1,2，何飞^1,2，刘燕清²，刘静妍²，郭彦丽²，孙玥^1,3，苏京平^1,3，王胜军^1,3，李军玲^1,3

（1.天津市农业科学院农作物研究所，天津 300384；2.天津农学院，天津 300392；3.天津市农作物遗传育种重点实验室，天津 300384）

收稿日期:2025-01-21 出版日期:2025-03-15 发布日期:2025-04-22
通讯作者: 李军玲（1983-），女，河北石家庄人，助理研究员，博士，主要从事水稻遗传育种及种质资源创制研究。E-mail：junlingli002@163.com
作者简介:蔡昱萌（1989-），女，天津人，助理研究员，博士，主要从事植物分子育种相关研究。E-mail：caiyumeng917@163.com
基金资助:
天津市农业科学院青年科技创新项目（2021013，2021004，2021007）

Cloning and Function Analysis of Rice Sucrose Transporter OsSUT4 Gene

CAI Yumeng^1,2，WANG Ying^1,2，HE Fei^1,2，LIU Yanqing²，LIU Jingyan²，GUO Yanli²，SUN Yue^1,3，SU Jingping^1,3，WANG Shengjun^1,3，LI Junling^1,3

（1.Crop Research Institute，Tianjin Academy of Agricultural Sciences，Tianjin 300384，China；2.Tianjin Agricultural University，Tianjin 300392，China；3.Tianjin Key Laboratory of Crop Genetics and Breeding，Tianjin 300384）

Received:2025-01-21 Published:2025-03-15 Online:2025-04-22

摘要/Abstract

摘要： 克隆水稻蔗糖转运蛋白OsSUT4基因，利用酵母异源表达系统验证OsSUT4 蔗糖转运功能，并在水稻中过表达，观察转基因植株表型，鉴定其耐盐性和抗旱性，探究OsSUT4基因在水稻抗逆中的作用，为水稻遗传改良提供新的基因资源和理论依据。结果表明，OsSUT4基因主要在拔节期的剑叶中表达；利用酵母异源表达系统首次验证了OsSUT4具有蔗糖转运功能；过表达OsSUT4基因没有明显改变籽粒的形态和千粒质量，但显著提高了株高和盐、干旱胁迫条件下的存活率，增强了水稻的耐盐性和抗旱性。

关键词: 水稻, 蔗糖转运蛋白, 过表达, 株高, 耐盐性, 抗旱性

Abstract: The rice sucrose transporter gene OsSUT4 was cloned，and sucrose transport capability of OsSUT4 was verified by yeast heterologous expression system.The gene was overexpressed in rice，the phenotype of transgenic plants was observed，and the salt tolerance and drought resistance was identified，so as to explore the role of the OsSUT4 gene in stress resistance in rice and provide new gene resources and theoretical foundations for rice genetic improvement. The results showed that OsSUT4 gene was primarily expressed in the flag leaves at jointing stage；The sucrose transport capability of OsSUT4 was confirmed for the first time using the yeast heterologous expression system；Overexpression of OsSUT4 gene did not significantly alter the grain morphology or the thousand⁃grain weight，but significantly increased plant height and survival rates under salt and drought stresses，thereby enhancing the salt tolerance and drought resistance of rice.

Key words: Rice, Sucrose transporter, Overexpression, Plant height, Salt tolerance, Drought resistance

中图分类号:

S511

蔡昱萌, 汪颖, 何飞, 刘燕清, 刘静妍, 郭彦丽, 孙玥, 苏京平, 王胜军, 李军玲. 水稻蔗糖转运蛋白OsSUT4基因的克隆与功能分析[J]. 河南农业科学, 2025, 54(3): 1-7.

CAI Yumeng, WANG Ying, HE Fei, LIU Yanqing, LIU Jingyan, GUO Yanli, SUN Yue, SU Jingping, WANG Shengjun, LI Junling. Cloning and Function Analysis of Rice Sucrose Transporter OsSUT4 Gene[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2025, 54(3): 1-7.

图/表 6

参考文献

［1］LALONDE S，BOLES E，HELLMANN H，et al.The dual function of sugar carriers. Transport and sugar sensing［J］.The Plant Cell，1999，11（4）：707⁃726.
［2］HIROSE T，ZHANG Z J，MIYAO A，et al.Disruption of a gene for rice sucrose transporter，OsSUT1，impairs pollen function but pollen maturation is unaffected［J］.Journal of Experimental Botany，2010，61（13）：3639⁃3646.
［3］IBRAHEEM O，BOTHA C J，BRADLEY G，et al.Rice sucrose transporter1（OsSUT1）up⁃regulation in xylem parenchyma is caused by aphid feeding on rice leaf blade vascular bundles［J］.Plant Biology，2014，16（4）：783⁃791.

［4］SCOFIELD G N，AOKI N，HIROSE T，et al.The role of the sucrose transporter，OsSUT1，in germination and early seedling growth and development of rice plants［J］.Journal of Experimental Botany，2007，58（3）：483⁃495.

［5］SCOFIELD G N，HIROSE T，AOKI N，et al.Involvement of the sucrose transporter，OsSUT1，in the long⁃distance pathway for assimilate transport in rice［J］.Journal of Experimental Botany，2007，58（12）：3155⁃3169.

［6］SIAHPOOSH M R，SANCHEZ D H，SCHLERETH A，et al.Modification of OsSUT1 gene expression modulates the salt response of rice Oryza sativa cv. Taipei 309［J］.Plant Science，2012，182：101⁃111.

［7］ZHANG J S，LI D F，XU X，et al.The potential role of sucrose transport gene expression in the photosynthetic and yield response of rice cultivars to future CO2 concentration［J］.Physiologia Plantarum，2020，168（1）：218⁃226.

［8］EOM J S，CHO J I，REINDERS A，et al.Impaired function of the tonoplast⁃localized sucrose transporter in rice，OsSUT2，limits the transport of vacuolar reserve sucrose and affects plant growth［J］.Plant Physiology，2011，157（1）：109⁃119.

［9］AOKI N，HIROSE T，SCOFIELD G N，et al.The sucrose transporter gene family in rice［J］.Plant & Cell Physiology，2003，44（3）：223⁃232.

［10］李孟珠，王高鹏，巫月，等. 水稻蔗糖转运蛋白OsSUT4 参与蔗糖转运的功能研究［J］. 中国水稻科学，2020，

34（6）：491⁃498.

LI M Z，WANG G P，WU Y，et al. Function analysis of sucrose transporter OsSUT4 in sucrose transport in rice［J］.Chinese Journal of Rice Science，2020，34（6）：491⁃498.

［11］RIESMEIER J W，WILLMITZER L，FROMMER W B.Isolation and characterization of a sucrose carrier cDNA from spinach by functional expression in yeast ［J］. The EMBO Journal，1992，11（13）：4705⁃4713.

［12］BARKER L，KÜHN C，WEISE A，et al.SUT2，a putative sucrose sensor in sieve elements［J］.The Plant Cell，2000，12（7）：1153⁃1164.

［13］孙惠慧.黄瓜蔗糖载体蛋白CsSUT4基因的克隆及表达分析［D］.北京：中国农业大学，2010.
SUN H H.Molecular cloning and expression analysis of sucrose transporter CsSUT4 in cucumber［D］.Beijing：China Agricultural University，2010.
［14］李军玲，张红磊，张融雪，等.直播稻金粳818成熟胚遗传转化体系的建立［J］.安徽农业科学，2022，50（9）：100⁃103.
LI J L，ZHANG H L，ZHANG R X，et al.Establishment of genetic transformation system of mature embryo of direct seeding Japonica rice variety Jingeng 818［J］.Journal of Anhui Agricultural Sciences，2022，50（9）：100⁃103.
［15］岳萌萌.水稻蔗糖转运蛋白OsSUT4的功能分析［D］.泰安：山东农业大学，2020.
YUE M M.Functional analysis of rice sucrose transporter OsSUT4［D］.Taian：Shandong Agricultural University，2020.
［16］TAKAHASHI S，MEGURO⁃MAOKA A，YOSHIDA M.Analysis of sugar content and expression of sucrose transporter genes（OsSUTs）in rice tissues in response to a chilling temperature［J］.Japan Agricultural Research Quarterly，2017，51（2）：137⁃146.
［17］徐汝聪，李丹丹，吕东，等.水稻OsSUTs基因对弱光胁迫的应答分析［J］.分子植物育种，2021，19（3）：697⁃704.
XU R C，LI D D，LÜ D，et al.Analysis of rice OsSUTs gene response to low light stress［J］.Molecular Plant Breeding，2021，19（3）：697⁃704.
［18］CHANG Y，DAI N C，CHEN H J，et al.Regulation of rice sucrose transporter 4 gene expression in response to insect herbivore chewing［J］.Journal of Plant Interactions，2019，14（1）：525⁃532.

[1]	张福彦, 孙丛苇, 陈晓杰, 王嘉欢, 程仲杰, 赵婉, 马旭辉, 张建伟, 范家霖. 小麦矮秆小粒突变体smk56表型分析与基因初步定位[J]. 河南农业科学, 2025, 54(2): 21-29.
[2]	彭超军, 华夏, 王松峰, 高崇, 董海滨, 胡琳. 干旱胁迫对不同小麦品种灌浆期旗叶光合及生理特性的影响[J]. 河南农业科学, 2025, 54(2): 40-47.
[3]	张浩然, 刘晓莹, 周峰龙, 许明晨, 郭争争, 程佳雨, 张坤普, 王道文, 师翠兰. TaGW2-A1 过表达小麦种质的创制及表型分析[J]. 河南农业科学, 2025, 54(1): 1-8.
[4]	李玲子, 计长莉, 刘晔, 付明芳, 李宗润, 仝俊丹, 陈秋圆, 张静, 赵亚帆, 王道丽, 彭廷. 水稻复配高丹草青贮对饲草品质和微生物群落的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(9): 132-140.
[5]	冯培媛, 董悦, 焦紫岚, 陈敏, 孔维儒, 冉杰, 李培富, 田蕾. 粳稻种质苗期耐盐性综合评价与全基因组关联分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(7): 1-9.
[6]	李晓德, 杨宇昕, 朱宸甲, 李俣佳, 陈树林, 殷贵鸿, 董纯豪, 王道文, 张坤普. 小麦骨干亲本周8425B 矮秆基因在其衍生品种（系）中的遗传解析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(7): 21-27.
[7]	张朝冉, 彭漪, 杨凯丽, 袁宁鸽, 黎远金, 刘小娟, 吴慧丽. 基于光合有效吸收的水稻穗生物量遥感估测[J]. 河南农业科学, 2024, 53(6): 154-161.
[8]	刘奇华, 孙召文, 尹秀波, 郑崇珂. 化肥优化减施对麦茬旱直播稻强、弱势粒食味与营养品质的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(6): 27-36.
[9]	董洪瑞, 朱杰, 周勇, 李皓轩, 杨伟, 蒋梦蝶, 朱波, 聂江文, 刘章勇. 穗肥施钾量和叶面肥对稻虾共作水稻生理特性、产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(5): 30-39.
[10]	屈小天, 王雅楠, 许倩茹, 李雪洋, 张申立, 张二芹, 张改平. H5N1 亚型禽流感病毒HA蛋白在水稻胚乳中的表达及其纯化[J]. 河南农业科学, 2024, 53(3): 125-132.
[11]	刘越, 周梦, 罗海伟, 党程成, 郝蓉蓉, 胡玉婷, 严鹏, 陈龙周, 刘洋旋, 田小海. 兼顾江汉平原水稻产量和品质提高的优化施锌量研究[J]. 河南农业科学, 2024, 53(3): 43-52.
[12]	樊一凡, 张艳艳, 王艺媚, 李俊周, 杜彦修, 孙红正, 彭廷, 赵全志, 张静. 不同播期温光条件对籼稻产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 17-27.
[13]	张兆冉, 朱博艺, 高松, 李朝炜. 水稻B12D 基因家族鉴定与淹水胁迫下表达分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(12): 31-42.
[14]	焦峰, 张宇涵, 董文军, 唐傲, 刘猷红, 孟英, 王硕. 减氮增密对寒地水稻产量及氮素吸收利用的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(11): 41-49.
[15]	张琴, 陈灿, 黄璜, 徐萌, 沈乐, 张印. 稻-龟-鳖-鱼综合种养模式对稻田病虫草害和水稻产量、品质的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(10): 37-47.

水稻蔗糖转运蛋白OsSUT4基因的克隆与功能分析

Cloning and Function Analysis of Rice Sucrose Transporter OsSUT4 Gene

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics