[發明專利]玉米UDP?硫代異鼠李糖合成酶基因Zmsqd1m及其在提高植物耐低磷中的應用

在審

• 申請號: 201710389563.8
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107058275A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 張可煒;程成;李鵬;宋玖玲;李坤朋
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C12N9/90
• 分類號: C12N9/90;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明涉及一種玉米UDP-硫代異鼠李糖合成酶基因Zmsqd1m及其在提高植物耐低磷中的應用；屬于植物基因工程領域。

背景技術

玉米是重要的糧食作物，目前已成為全球第二大消耗糧食產物，預計到2020年，全球對玉米的需求量將超出小麥和水稻。玉米不僅是重要的糧食和飼料，它還是重要的工業原料，廣泛用于醫藥、化工等行業。在玉米主栽區，土壤速效磷的供應不足已成為限制玉米籽粒產量的主要因素之一，而推廣利用磷高效品種能有效的提高產量，因此研究玉米磷高效機制并對其進行遺傳改良具有重要的意義。

為應對低磷的脅迫，植物可采取兩種策略：一是提高獲得磷的能力。植物可增強根系生長和修飾根系構型(López-Bucio et al,2002；Svistoonoff et al,2007)，增加根系吸收面積；增強根系分泌有機酸、質子等酸化土壤以提高難溶性礦物磷酸鹽的溶解度，增加Pi可用性等(Mudge et al,2002；Raghothama,1999)。二是提高磷的利用效率。提高磷利用率的生理和分子適應包括加速老葉衰老促進無機磷向初生組織轉運、調整碳代謝和磷脂代謝等途徑(Denton et al,2007；Lambers et al,2012；Richardson,et al,2011)。其中通過脂質更替從膜磷脂釋放無機磷是植物應對低磷脅迫的重要機制(Nakamura et al,2013；Okazaki et al,2013；Siebers et al,2015)。細胞中約15～30％的有機磷存在于磷脂中，低磷下允許植物利用這些包含在磷脂中的Pi以應對低磷脅迫。激活脂質代謝及脂質更替的途徑有：一是由磷脂(phospholipid)至二酰基甘油(diacylglycerol)的轉化，該途徑中Pi饑餓誘導的非特異性PLC(非特異性磷脂酶C)、PLD(磷脂酶D)、PAP(磷脂酸磷酸酶)等起關鍵作用；二是參與半乳糖脂/硫脂累積的途徑，包括Pi饑餓時誘導MGDG、DGDG合成；三是Pi饑餓時誘導SQDG合成。由此可導致脂質組成產生重大的變化)。在磷脅迫期間用不含磷的甘油脂如SQDG和DGDG替代膜磷脂，促進Pi的再轉移是典型的脂質更替代謝特征，且在磷脅迫時SQDG能彌補PG含量的下降,使細胞內陰離子脂的含量維持在一個穩定水平。

植物的生存環境復雜多變，在農業生產上經常遭受低磷逆境脅迫，影響植物的生長發育，造成作物減產。UDP-硫代異鼠李糖合成酶基因參與植物對低磷脅迫的應答。但研究對象大多是模式生物擬南芥，其他物種中UDP-硫代異鼠李糖合成酶基因的功能研究較少。迄今為止，還未見有關玉米UDP-硫代異鼠李糖合成酶基因參與耐低磷應答的相關報導。

參考文獻：

López-Bucio J,Hernández-Abreu E,Sánchez-Calderón L,Nieto-Jacobo MF,Simpson J,Herrera-Estrella L.Phosphate availability alters architecture and causes changes in hormone sensitivity in the Arabidopsis root system.Plant physiology.2002；129(1):244-56.

Svistoonoff S,Creff A,Reymond M,Sigoillot-Claude C,Ricaud L,Blanchet A,et al.Root tip contact with low-phosphate media reprograms plant root architecture.Nature genetics.2007；39(6):792-6.

Mudge SR,Rae AL,Diatloff E,Smith FW.Expression analysis suggests novel roles for members of the Pht1family of phosphate transporters in Arabidopsis.The Plant Journal.2002；31(3):341-53.

Raghothama K.Phosphate acquisition.Annual review of plant biology.1999；50(1):665-93.