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牡丹（Paeonia suffruticosa）是中国的传统名花,但是容器栽培牡丹则会生长发育不良,致使其观赏价值大大降低,制约了牡丹产业的发展。研究表明牡丹盆栽种植会导致其生长发育过程蔗糖供应受阻,从而影响其营养运输。课题组在前期研究基础上获得并克隆出与牡丹蔗糖转运相关的Ps SUT1和Ps SUT2基因c DNA全长,本研究对两基因进行了蛋白结构分析、亚细胞定位、蔗糖转运活性分析,并检测了转基因拟南芥植株生理指标、光合特性和形态特征的变化。最后又将Ps SUT2基因异源转化至矮牵牛中进行功能验证。结果显示:1.从牡丹中克隆得到了蔗糖转运蛋白Ps SUT1（KC542395）和Ps SUT2（KC542396）基因。Ps SUT1基因开放阅读框为1 557 bp,编码519个氨基酸;Ps SUT2基因开放阅读框为1803 bp,编码601个氨基酸。通过对两个基因编码的氨基酸序列进行保守基序分析共鉴定出6个保守基序,6个保守基序出现的位置一致,Motif 1为MFS转运蛋白家族的保守结构域。通过同源建模对牡丹SUTs蛋白三级结构分析发现,Ps SUT1蛋白与Ps SUT2蛋白三级结构匹配到同一个模板且结构相似度极高,表明牡丹SUT家族蛋白在进化过程中较为保守。2.构建了牡丹Ps SUT1和Ps SUT2基因GFP表达载体,通过注射烟草叶片使其在烟草叶片中瞬时表达。通过激光共聚焦显微镜观察发现牡丹Ps SUT1和Ps SUT2蛋白定位于细胞质膜。通过构建牡丹Ps SUT1和Ps SUT2基因酵母表达载体,将其转化至具有蔗糖吸收缺陷的酵母SUSY7/ura3菌株中,使其在酵母中异源表达。Ps SUT1基因与Ps SUT2基因均在SD蔗糖选择培养基上表现出功能互补的情况,而阴性对照空载p DR196则呈现出生长受阻现象。而两个基因表达载体与空载p DR196在SD葡萄糖选择培养基上的生长情况一致,均为正常。表明牡丹Ps SUT1和Ps SUT2基因均为具有蔗糖转运活性的膜转运蛋白。3.将牡丹Ps SUT1和Ps SUT2基因在拟南芥中异源表达,经筛选与鉴定分别得到三个株系的T3代Ps SUT1和Ps SUT2转基因阳性苗。分别观察T3代转基因阳性苗生长情况,发现Ps SUT1和Ps SUT2基因T3代转基因阳性苗与野生型拟南芥相比,地上部分生物量显著增加,包括植株高度和种荚数量等。Ps SUT2基因T3代转基因阳性苗还出现了提前抽薹开花的现象。通过对转基因植株光合作用荧光参数测定,结合快速叶绿素荧光诱导动力学曲线和“JIP-test”参数分析发现,Ps SUT1转基因植株与野生型植株相比ABS/RC、DIo/RC、TRo/RC和φDo值下降,ETo/RC、φPo、ψo、φEo、PIabs和PItotal值上升,Ps SUT2转基因植株“JIP-test”参数值变化与Ps SUT1转基因植株相反。表明牡丹Ps SUT1和Ps SUT2基因异源表达可能使植物叶片生理状态和光合机构发生了不同的变化。可溶性糖试验显示在三个株系的转基因拟南芥叶片中,牡丹Ps SUT1转基因拟南芥叶片中可溶性总糖含量和蔗糖含量均显著下降,而茎中可溶性总糖含量和蔗糖含量均显著上升。Ps SUT2转基因植株叶片中蔗糖含量均显著下降,可溶性糖含量有两个株系变化不明显,一个株系显著下降,而茎中,可溶性糖含量和蔗糖含量均显著上升。分别对Ps SUT1和Ps SUT2基因T3代转基因阳性苗进行蔗糖耐受性实验,结果表明在正常浓度蔗糖（3%）MS培养基上转基因阳性苗与野生型均可以正常生长,但是Ps SUT1和Ps SUT2基因转基因阳性苗根系发育更发达,在高浓度蔗糖（6%和9%）MS培养基上,野生型拟南芥生长受到抑制,出现植株矮小,根系和叶片生长弱且叶片花青苷积累的现象,而Ps SUT1和Ps SUT2转基因植株均生长正常而且根系发育增强。表明牡丹Ps SUT1和Ps SUT2基因可以有效地提高植物体内蔗糖运输效率,从而促进植物生长发育。此外,牡丹Ps SUT1和Ps SUT2基因均可以有效缓解外源高浓度蔗糖对植株带来的影响。4.将牡丹Ps SUT2基因在观赏植物矮牵牛中进行异源表达,结果表明,转基因矮牵牛与野生型相比,出现提前开花的情况,植株在移栽30后天生长相较野生型更旺盛。与Ps SUT2基因在拟南芥异源表达结果相似。推测Ps SUT2基因不仅可以促进植物体内蔗糖运输,还可能参与调控了植物的开花时间。