多细胞生物体通过多种机制来感应并协调细胞与周围环境间的微小变化反应,调控离子、代谢产物等物质的跨细胞膜运输,进而实现机体的内环境稳态并维持生物体正常的生长发育进程。所有多细胞生物体都能够通过调控重要组织器官处营养物质的运输来维持机体正常稳定的生命活动。由于植物体依靠对碳运输过程的精确调控从而实现不同组织器官在各种环境因子影响下的平衡状态,而蔗糖又是植物体碳和能量的主要单位,因此对该过程的精确调控意味着对蔗糖在植物体内运输和分配的精确调控。蔗糖在植物体成熟叶片、茎等光合活性组织中经光合作用制造产生,随后经韧皮部运输转运到库器官处高度特化的韧皮部微管系统组织中进行代谢、利用。由于营养物质在韧皮部中的运输是通过渗透驱动的质量流介导的,因此营养物质在韧皮部中的装载及卸载过程决定了其运输速率的大小,而该过程又受到了蔗糖转运蛋白（SUTs或SUCs）的严格调控。在大多数作物及模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中,光合作用合成的蔗糖首先在糖输出转运蛋白（SWEETs）介导下被动运输至细胞壁空间（质外体空间）中,随后在SUTs介导下从质外体空间再主动装载到筛分子伴胞复合体（SECCCs）中进行韧皮部中的长距离运输。拟南芥AtSUC2及其在多数作物植物中的同源基因属于负责韧皮部装载的蔗糖转运蛋白,在植物体内光合同化产物的运输及分配过程中发挥关键作用,并且韧皮部SUTs将蔗糖装载到韧皮部SECCCs的过程决定了叶片糖的输出速率。尽管SUTs在植物碳运输及分配过程中发挥了决定性作用,但对于负责韧皮部装载SUTs的调节机制却知之甚少,而不清楚植物是如何依赖SUTs进行碳分配、调控及依赖程度是目前我们对该领域理解非常有限的主要原因。因此在本研究中,我们首先通过对五个双子叶植物（拟南芥,大豆,马铃薯,番茄和杨树）和四个单子叶植物（玉米,水稻,小麦和大麦）成熟叶片的转录组学数据进行了综合分析,探究解决了SUTs调节响应各种环境胁迫的机制,然后通过实验又进一步探究了SUTs表达调控机制与韧皮部装载之间的关系。我们从网络公共数据库中筛选出了包含基因芯片、RNA测序及荧光定量PCR等在内的168组相关转录组学数据集并对其进行了全面的综合分析,获得了关于SUTs基因表达与不同环境因子变化响应的大量数据。随后,我们又选取了两个双子叶植物（拟南芥和番茄）和两个单子叶植物（玉米和小麦）进一步通过荧光定量PCR实验对部分结果进行了验证,并重点对叶片光合速率、叶片淀粉和糖含量、韧皮部装载速率等进行了测量,从而更加深入的探究了SUTs基因表达在不同环境因子影响下与叶片糖输出（韧皮部装载）的关联性。结果表明对于以质外体装载为主的植物,SUTs基因的转录水平调控在不同环境因子影响下具有非常明显的变化,在不同的非生物胁迫下（干旱、盐碱和热应激）,SUTs基因表达具有较为相似的模式,说明SUTs转录水平调控参与了叶片的糖输出和对应激信号的传导过程。对于以被动的同源装载为主的植物杨树中,我们发现Pta SUT4的表达能够始终如一的响应外界环境刺激,表明在这种被动的同源韧皮部装载机制中,SUTs在叶片的糖输出中仍然发挥了重要作用。大量转录组学数据分析结果表明,SUTs基因表达参与了韧皮部装载的负调控过程,以响应某些非生物胁迫,但是韧皮部装载的上调则可能依赖于转录后水平的调控。当将番茄和拟南芥叶片置于高光照条件时,其韧皮部装载效率明显上升,虽然该过程中SUT的基因表达水平并没有发生改变,但其蛋白含量却出现了显著上调。基于此,我们在后续实验中又使用模式植物拟南芥作为模型进一步对AtSUC2相互作用蛋白进行了鉴定,首次确定了能够与AtSUC2相互作用并发挥调节功能的蛋白,随后又进一步探索了其转录后水平调控的具体分子机制,揭示了植物驯化不同环境的相关性。实验结果表明,AtSUC2转运活性的调节依赖其蛋白质降解速率和磷酸化状态。泛素缀合酶UBIQUITIN-CONJUGATING ENZYME 34（UBC34）能够与AtSUC2相互作用并介导AtSUC2的26S蛋白酶体降解过程以调节AtSUC2在拟南芥中的蛋白含量。ubc34插入缺失突变体中韧皮部装载效率显著提升,并且生物量和产量也出现了明显的增加。相比之下,另一个AtSUC2相互作用蛋白WALL ASSOCIATED KINASE LIKE 8（WAKL8）激酶突变体的韧皮部装载和生物量及产量则明显降低。通过烟草体内Esculin分析实验证实,WAKL8能够通过磷酸化AtSUC2调控其功能进而影响其转运活性。我们的该研究首次对AtSUC2转录及转录后调控的详细分子机制进行了解析,阐明其不同环境因子影响下转录及转录后水平调控机制与韧皮部装载的关系,并且结果进一步表明通过对SUC2的转录后修饰进行操控是增强植物生产力和作物产量较为有效的途径。