[發明專利]利用氫離子焦磷酸化酶提高產量及改良淀粉性質的方法

有效

• 申請號: 201710261923.6
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN108728478B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張鵬;范維娟;吳銀亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院分子植物科學卓越創新中心
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N9/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發明涉及利用氫離子焦磷酸化酶提高產量及改良淀粉性質的方法。揭示了來自薯類植物的氫離子焦磷酸化酶(AVP1)具有提高薯類植物的產量、改良薯類植物的塊根中的淀粉的性質的作用。本發明可應用于薯類植物的品種改良。

技術領域

本發明涉及植物生物學領域，更具體地，本發明涉及利用氫離子焦磷酸化酶提高產量及改良淀粉性質的方法。

背景技術

以甘薯為代表的薯類作物，具有超高的光、熱、水資源利用效率和單位面積生物量、淀粉含量高、適合種植于干旱瘠薄土地而不與糧食爭地等特性，是目前最有開發前景的能源作物。

甘薯屬旋花科，甘薯屬，甘薯種，為蔓生性草本植物。甘薯植株可分為根、莖、葉、花、果實、種子等部分。甘薯是一種重要的糧食作物，也是食品加工業的重要原料，營養價值豐富。因此，甘薯品種優化以及培植、再生技術的研究具有重要的意義。與甘薯一樣具有塊根結構的植物還有：馬鈴薯，木薯等。

中國是世界上甘薯生產面積最大的國家，中國甘薯主要分布在北方、黃淮、長江和南方四大薯區的20多個省份。甘薯是中國重要的糧食、飼料和工業原料，在我國糧食作物中，僅次于水稻、小麥和玉米，居第四位。但不同省區甘薯單產差別很大。造成甘薯單產差距懸殊的原因主要有品種、栽培技術、病蟲害、肥力水平、土壤條件、環境條件等。其它薯類植物，如馬鈴薯、木薯，在中國也有大量種植。

淀粉是由許多葡萄糖分子縮合而成的多糖，有直鏈和支鏈兩種。直鏈淀粉由α-1，4糖苷鍵連接的葡萄糖分子組成，呈線狀鏈；支鏈淀粉在分支處有α-1，6糖苷鍵連接，其直鏈部分也是α-1，4連接。一般的淀粉為直鏈及支鏈淀粉的混合物，直鏈淀粉和支鏈淀粉在淀粉中所占的比例隨植物的種類而異，在多數含有淀粉的植物中，通常含有20～30％直鏈淀粉、70～80％支鏈淀粉。在哺乳動物的消化道中，淀粉經淀粉酶、麥芽糖酶等作用，水解為葡萄糖，被吸收利用。糧食作物食用品質的優劣在很大程度上與作物中淀粉的組成，即直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例有關。目前，以植物塊根(如薯類植物塊根)為原料的淀粉加工業處于發展階段，但各種產品的加工對原材料的淀粉品質(如直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量比例)提出了多樣化的需求。依靠傳統育種來改變淀粉品質，耗時長，需要大量人力物力，難以滿足淀粉加工業的急切需求。

本領域人員已經嘗試通過調節淀粉合成的主要基因來調節植物中淀粉的組成和含量，然而與淀粉合成相關的蛋白有許許多多，找到真正有用的基因仍有難度。

為了提高薯類植物的生產產量，提高種植效率，改善種質，本領域有必要從分子生物學水平上研究薯類植物中的優良基因，從而為該類植物的品種改良提供新的途徑。

發明內容

本發明的目的在于提供利用氫離子焦磷酸化酶提高產量及改良淀粉性質的方法。

在本發明的第一方面，提供一種氫離子焦磷酸化酶(AVP1)的用途，用于：提高薯類植物的產量；或改良薯類植物的塊根中的淀粉的性質。

在一個優選例中，所述的提高薯類植物的產量包括：提高薯類植物塊根的重量。

在另一優選例中，所述的改良薯類植物的塊根中的淀粉的性質包括：

提高薯類植物的塊根中的淀粉含量；

提高薯類植物的塊根中的可溶性糖的含量；

提高薯類植物的塊根中的直鏈淀粉含量；

使薯類植物的塊根中的淀粉的糊化過程的起始和結束階段提前；

增大薯類植物的塊根中的淀粉粒的粒度。

在另一優選例中，所述的可溶性糖包括：葡萄糖、果糖、蔗糖。

在另一優選例中，所述的氫離子焦磷酸化酶是：

(a)如SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的蛋白；或