植物糖转运蛋白进化与功能多样性被揭示

文章导读

你可能从未想过，一粒种子的高产秘密，竟藏在一种微小糖转运蛋白的进化史中。SWE蛋白如何从无功能的绿藻基因，一步步演变为调控作物产量、抗逆与抗病的关键“糖运管家”？研究团队首次系统揭示了它在59种绿色植物中的进化轨迹：从液泡膜上的“沉默基因”，到陆生植物中启动葡萄糖转运，再到种子植物中实现蔗糖的长距离运输，功能层层升级。这项突破不仅构建了最完整的SWEET家族进化树，更精准锁定了作物分子育种的新靶点——通过调控糖分配，实现高产与抗逆协同改良，或将重塑未来育种方向。

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近日，中国农业科学院棉花研究所棉花高产育种创新团队系统解析了SWEET糖转运蛋白在绿色植物中的起源、进化过程及功能分化，明确该蛋白的进化轨迹及功能多样性。相关研究成果发表在《植物杂志（The Plant Journal）》上。

SWEET糖转运蛋白在植物中负责跨膜转运糖，参与植物生长发育和胁迫响应过程。利用分子生物学技术，通过精准调控该蛋白进而控制糖的分配，可以实现作物高产、抗逆与抗病的协同改良。

该研究鉴定了59种绿色植物的1246个SWEET糖转运蛋白，构建了目前最全面的该蛋白家族进化树。研究发现，该蛋白最早出现在绿藻中并定位在液泡膜上，但不具备糖转运功能；随着水生植物开始向陆生植物的过渡，该蛋白主要定位在液泡膜上，开始具备转运葡萄糖和果糖的能力；随着维管植物的出现，该蛋白开始在细胞膜上行使功能，转运果糖；随着种子植物的出现，分化出了可以转运蔗糖且定位在细胞膜上的SWEET糖转运蛋白，开始参与植物中糖的长距离运输。研究结果丰富了植物糖转运蛋白的进化和作用，为作物高产、抗逆与抗病分子设计育种奠定了理论基础。

该研究得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金、中原科技创新青年拔尖人才等项目的支持。（通讯员梁冰）

原文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.70334

植物糖转运蛋白进化与功能多样性被揭示