甘蔗蔗糖轉運蛋白ShSUT2類基因與應用的製作方法
2023-06-13 10:56:21
甘蔗蔗糖轉運蛋白ShSUT2類基因與應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開兩種來源於甘蔗的蔗糖轉運蛋白ShSUT2類基因與應用。該類蔗糖轉運蛋白基因ShSUT2A、ShSUT2B：胺基酸序列分別如SEQ?ID?NO：2、4所示；編碼基因ShSUT2A、ShSUT2B鹼基序列分別如SEQ?ID?NO：1、3所示。經過酵母蔗糖吸收缺失功能突變體表明：ShSUT2A和ShSUT2B編碼蛋白均具備蔗糖轉運活性。它們負責甘蔗植株體內質外體中蔗糖的吸收，參與甘蔗植株蔗糖運輸、分配、積累的生理過程。本發明的基因可為改善甘蔗蔗糖運輸和分配效率，促進植株生長發育，提高甘蔗產量及糖含量方面提供新途徑。
【專利說明】甘蔗蔗糖轉運蛋白ShSUT2類基因與應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及植物蔗糖轉運蛋白編碼基因與應用，特別是甘蔗ShSUT2類蔗糖轉運蛋白及其編碼基因與應用。
【背景技術】
[0002]甘蔗是一種重要的糖料和能源作物。甘蔗產蔗糖達到世界範圍內的70%，佔我國食糖產量的92% ;甘蔗還用於生產生物燃料酒精和發電等。目前提高甘蔗產量的途徑，一方面是通過擴大種植面積，一方面是通過選育和推廣優良甘蔗高糖高產新品種或高纖維能源甘蔗新品種。常規育種仍然是培育甘蔗優良品種的主要手段。然而受到甘蔗種質資源遺傳背景狹窄、花期不同、育種目標相關性狀遺傳規律，生理指標研究不夠深入等因素限制了甘蔗常規育種的發展，在我國仍缺乏即高糖又高產及能源型甘蔗新品種。甘蔗分子育種多集中於抗病、抗逆品種等方面的研究，仍未有聞糖聞廣品種的報導。聞糖品種選育仍是甘鹿育種的重要目標。
[0003]通過常規育種進行的高糖品種選育受到了限制，國內外科學家也已經致力於提高甘蔗糖分的分子育種研究，如對甘蔗內源蔗糖和葡萄糖代謝關鍵酶(液泡酸性轉化酶、中性轉化酶、蔗糖磷酸合成酶、醛縮酶、UDP葡萄糖水解酶)基因進行改造，轉基因甘蔗植株總蔗糖含量沒有提高；另外將外源蔗糖異構酶基因、洋薊果糖基轉移酶基因等導入甘蔗中，蔗糖含量下降，酶合成糖類物質含量上升，總糖含量並未提高。甘蔗體內蔗糖積累是一個動態的過程，受多種因素影響，如內在因素(光合作用效率、蔗糖代謝關鍵酶活性、光合同化物的輸出能力、激素等)和外在因素(溫度、水分、營養、病蟲害、倒伏等)，對於甘蔗體內單一基因的改造並沒有從根本上提高甘蔗的糖含量，急需進一步深入研究甘蔗蔗糖含量和產量性狀的分子遺傳機制，發現蔗糖積累調控的關鍵控制點，才能使甘蔗的遺傳改良發生質的變化。
[0004]目前關於甘蔗蔗糖積累的分子遺傳機制仍不清楚，報導的功能明確的內源調控基因較少。基於高糖和能源甘蔗育種的研究現狀和重要性，有必要發掘甘蔗中的蔗糖積累調控關鍵基因。蔗糖轉運蛋白家族基因`是目前研究植物碳水化合物運輸和分配分子調節機制的熱點基因，該類基因在蔗糖的輸出、長距離運輸以及碳水化合物的分配方面起重要調節作用，並調節植物的生長發育、品質形成和對逆境的適應性等。因此，分離與鑑定甘蔗中蔗糖轉運蛋白基因，有利於闡明甘蔗蔗糖積累機制，並通過基因工程手段應用於高糖和能源型甘蔗的定向分子育種。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供了植物蔗糖轉運蛋白及其編碼基因和應用。
[0006]本發明提供的蛋白(ShSUT2),是一種鹿糖轉運蛋白，來源於甘鹿(Saccharumofficinarum L.),是如下(a)或(b):
[0007](a)由序列表中序列2和4所示的胺基酸序列組成的蛋白質；
[0008](b)將序列2和4的胺基酸序列經過一個或幾個胺基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且參與蔗糖轉運的由序列2和4衍生的蛋白質。
[0009]序列表中序列2由598個胺基酸殘基組成，而序列表中序列4由592個胺基酸殘基組成，都具有GPH-Sucrose super family的保守結構域和MelB domain序列。
[0010]為了便於ShSUT2的純化，可在由序列2和4的胺基酸殘基序列組成的蛋白質的氨基端或羧基端連接上如表1所示的標籤。
[0011]表1標籤的序列
[0012]
【權利要求】
1.甘蔗蔗糖轉運蛋白ShSUT2類基因，其特徵在於:包括蔗糖轉運蛋白基因ShSUT2B； 1)ShSUT2B其胺基酸如SEQ ID NO:4所示； 2)將SEQID NO:4中所示的胺基酸序列經過一個或幾個胺基酸殘疾的取代和/或缺失和/或添加且與植物蔗糖轉運相關的由I)衍生的蛋白質。
2.權利要求1所述甘蔗蔗糖轉運蛋白ShSUT2的編碼基因，其特徵在於: 1)其核苷酸序列是序列表中SEQID NO:3的基因； 2)在嚴格條件下可與I)限定的基因雜交且編碼權利要求1所述蛋白的基因； 3)與I)限定的基因具有90%以上的同源性且編碼權利要求1所述蛋白的基因。
3.含有權利要求2所述基因的重組載體、轉基因細胞系或重組菌。
4.擴增權利要求2所述基因的全長或任一片段的引物對。
5.權利要求2所述的甘蔗蔗糖轉運蛋白ShSUT2的編碼基因在培育高產高糖轉基因甘蔗中的應用。
6.權利要求2所述甘蔗蔗糖轉運蛋白ShSUT2類基因在蔗糖轉運缺失釀酒酵母突變體中的應用。
【文檔編號】C12N15/70GK103725694SQ201410018022
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年4月16日 優先權日:2013年4月16日
【發明者】趙婷婷, 馮翠蓮, 王俊剛, 張樹珍, 楊本鵬, 王文治, 曾軍 申請人:中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所