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糖转运蛋白SWEET(sugars will be eventually effluxed transporter)参与源到库的糖运输、花蜜分泌、植物衰老、植物抗逆、病原体的营养等重要的生理过程。本课题主要研究玉米(Zea may L.)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)SWEET基因家族的Clade I亚家族成员的生化功能,包括玉米SWEET1b和拟南芥的AtSWEET1/2/3基因。本项目首先研究了玉米SWEET1b的生化功能。前期研究中获得一个玉米发育后期早衰突变体,图位克隆发现是因为玉米SWEET1b基因单碱基突变导致。通过玉米原生质体转化和烟草瞬时表达实验结果表明SWEET1b蛋白定位在原生质膜,并且突变不影响SWEET1b的定位。通过玉米的遗传转化,将SWEET1b与eYFP(enhanced yellow fluorescent protein)融合表达的载体转入玉米中,进行组织器官定位,定位结果显示SWEET1b特异性的在玉米气孔副卫细胞膜上表达。双分子荧光互补验证了属于SWEET家族的SWEET1b蛋白也具有形成二聚体的能力,但突变后不能形成二聚体的形式。SWEET1b基因在自然群体中具有较高的多态性,存在大片段的插入或缺失,以及碱基的多态性,但是在进化过程中仍存在较多保守区域。为了更深入的理解玉米SWEET1b,我们同时对拟南芥AtSWEET1/2/3进行了研究。利用CRISPR/Cas9系统获得了拟南芥AtSWEET1/2/3基因不同组合的突变体,分别敲除了sweet1,sweet1/2,sweet3,sweet1/2/3。通过对突变体和野生型角果长度的测量,发现突变后角果长度变短,且差异极显著,但是不同突变体之间差异不明显。在测定不同糖浓度敏感实验中,突变体sweet1,sweet1/2,sweet1/2/3对6.0%葡萄糖敏感,sweet3不敏感,四种突变体对果糖都不敏感,并且KIN10,KIN11的表达量都有所下降。本研究的结果显示在玉米中SWEET1b可形成二聚体结构并且定位在气孔的副卫细胞,拟南芥中AtSWEET1/2/3突变后可导致角果变短,并且部分突变体对6.0%葡萄糖敏感。这表明玉米SWEET1b和拟南芥AtSWEET1/2/3在其生长发育中可能发挥重要的作用,为解释SWEET1b突变后玉米出现的早衰性状指明了方向,也为玉米的育种工作提供理论基础。