[發明專利]一種提高棉花生物學產量的分子育種方法

無效

• 申請號: 201110081698.0
• 申請日: 2011-04-01
• 公開（公告）號: CN102206672A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 張天真;蔣彥婕;郭旺珍
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/52;C12Q1/68;A01H5/00;A01H4/00;A01G1/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張素卿

一、技術領域

本發明涉及一種提高棉花生物學產量的分子育種方法，屬于生物技術領域。更具體的說，本發明涉及攜帶棉花蔗糖合酶cDNA的轉化載體和轉化菌株，以及制備具有提高生物量和/或種子產量的轉基因植物的方法。

二、背景技術

蔗糖合酶普遍存在于微管植物中并且催化可逆反應：蔗糖?+?二磷酸尿苷??二磷酸尿苷葡萄糖?+?果糖。盡管反應是可逆的，但普遍認為蔗糖合酶的主要功能是分解蔗糖，為多糖的合成提供前體，如為細胞壁合成提供底物和合成淀粉（Mccollum等人，1988，Journal?of?the?American?Society?for?Horticultural?Science?113，399~403）。由于蔗糖合酶具有分解和合成蔗糖的雙重屬性，因此在碳代謝中處于核心地位。其反應底物（蔗糖）和產物（二磷酸尿苷葡萄糖）均涉及碳的分配與傳導。

由于在蔗糖代謝中的核心作用，蔗糖合酶在植物中得到了廣泛的研究（Koch等人，1996，Journal?of?Experimental?Botany?47，1179~1185）。它首先由Leloir和Cardini發現在小麥胚芽中催化一個可逆的蔗糖剪切反應（Leloir和Cardini，1953，Journal?of?the?American?Chemical?Society?75，6084~6084）。然后Turner和Turner提出了蔗糖合酶可能為淀粉的生物合成提供底物（Turner和Turner，1957，Australian?Journal?of?Biological?Sciences?10，302~305）。Delmer承擔了第一個綠豆中蔗糖合酶的純化和定性工作，揭示了蔗糖合酶是一個同源四聚體，并且每個亞基約為94kD（Delmer，1972，Journal?of?Biological?Chemistry?247，3822~3828）。動力學數據顯示二磷酸尿苷是蔗糖合酶最好的底物。從那時起，來源于各種植物的蔗糖合酶基因被克隆、作圖以及測序；同時它們的蛋白被純化。

Nolte利用免疫標記在玉米和柑橘中清楚的證明了蔗糖合酶存在于所有被檢測韌皮組織的伴胞內，與中脈組織中的一樣。這些細胞直接參與蔗糖的裝卸（Nolte等人，1993，Plant?Physiology?101，899~905）。之后的研究工作也顯示了蔗糖合酶存在于粘附在篩管壁的細胞質薄膜層上（Wachter等人，2003，Plant?Physiology?133，1024~1037）。撇開蔗糖合酶已知的在呼吸作用中的功能，這些結果暗示了蔗糖合酶在蔗糖從外質體裝載時能量需求中起作用，還有淀粉儲存和胼胝質生物合成中起作用。前人在棉花中利用免疫定位的方法證明了蔗糖合酶蛋白高水平的存在于發育著的珠心組織中；鄰近珠被中；維管束中；還有快速伸長的外表皮毛，也就是開始發育的棉纖維中（Nolte等人，1995，Plant?Physiology?109，1285~1293）。在授粉前的表皮層中幾乎沒有免疫標記存在。而授粉當天，蔗糖合酶蛋白就以一個非常快的速度在新形成的表皮毛，珠心細胞以及維管束中被檢測到。授粉后一天，標記水平持續增加3~5倍。這一點清楚的證明了蔗糖合酶在棉花種子和表皮毛起始發育時的差異分布，從而得出這個酶可能在蔗糖輸入和細胞壁生物合成中均起著重要作用。