[發(fā)明專利]梨糖轉運基因PbSWEET4及其應用

有效

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• 申請日: 2020-02-09
• 公開（公告）號: CN111154772B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設計）人: 吳俊;泥江萍;李甲明;張紹鈴;朱榮香;劉海楠;薛程;張明月;劉月園;李曉龍
• 申請（專利權）人: 南京農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/74
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

本發(fā)明公開了梨糖轉運基因PbSWEET4及其重組表達載體的應用。一種分離自碭山酥梨具有糖外排功能的結構基因PbSWEET4，該基因的核酸序列如序列表SEQ ID No.1所示，其對應的氨基酸序列如序列表SEQ ID No.2所示。將本發(fā)明所述的基因PbSWEET4轉化到二倍體森林草莓并進行功能驗證，以野生型草莓作為對照，獲得的轉基因草莓植株葉片蔗糖含量顯著降低，并且葉片呈現(xiàn)出早衰的現(xiàn)象。表明本發(fā)明所克隆的PbSWEET4基因是編碼糖轉運蛋白的功能結構基因，具有外排可溶性糖的功能，在葉片糖積累中起負調控作用，同時還參與調控葉片的衰老進程。

技術領域

本發(fā)明屬于植物基因工程領域，涉及梨糖轉運基因PbSWEET4及其重組表達載體和應用。具體涉及從‘碭山酥梨’中分離、克隆得到一個參與梨糖轉運相關的SWEEET家族成員PbSWEET4基因及其應用。

背景技術

梨(Pyrus)是薔薇科(Rosaceae)梨屬(PyrusL.)多年生落葉果樹，在世界范圍內廣泛種植，具有重要的經(jīng)濟和社會價值。梨果實的食用品質是決定其價值的重要因素,因此提高梨的食用品質具有重要的意義。梨果實食用品質受諸多因素影響,其中糖是果實品質構成的重要指標之一，提高梨果實的糖含量,對梨品質改善至關重要。近年來,我國梨的主栽品種由于品種退化或是管理不善等原因,出現(xiàn)果實含糖量下降、風味變淡等問題，嚴重影響果實品質和經(jīng)濟價值。因此,梨果實糖含量的品質改良已經(jīng)成為現(xiàn)代梨育種的重要目標之一。然而在梨果實糖含量的研究大多集中在不同梨品種糖含量的評估上，對于糖相關基因的功能研究亟待加強。

糖首先由葉片通過光合作用合成，然后通過韌皮部以共質體途徑或質外體途徑運輸至庫中(Oparka,1990)。葉片作為植物產(chǎn)生糖的主要場所，對多數(shù)植物的生長必不可少。葉片衰老是葉片發(fā)育的最后階段，也是落葉果樹生命周期的重要組成部分。該過程涉及一系列有序的變化，包括大分子(例如蛋白質)降解、營養(yǎng)物質向活躍生長的器官(如嫩葉，發(fā)育中的種子和果實)的運輸?shù)取Ｈ~片衰老決定果實的產(chǎn)量和品質。如果衰老發(fā)生得過早，則植物吸收CO₂的總能力會降低，最終導致光合效率下降(Wingler et al.,2006)。反之，則衰老相關的養(yǎng)分循環(huán)就會受到抑制(Himelblau and Amasino,2001)，這對于果實的發(fā)育具有重要影響。在擬南芥中，抑制AtTOR(雷帕霉素靶蛋白)和SID2(缺失水楊酸合成酶基因)的表達導致葉片早衰且減少了種子的產(chǎn)量，而過表達NahG(表達水楊酸羥化酶并能夠水解水楊酸)的轉基因植株也表現(xiàn)為葉片衰老和種子減產(chǎn)(Deprost et al.,2007；Abreu andMunne-Bosch,2009)。另外，過表達SlNAP2(NAC基因家族促進衰老基因)的轉基因番茄植株呈現(xiàn)葉片早衰，進而導致果實產(chǎn)量和可溶性糖含量下降(Ma et al.,2018)。RNA干擾INVINH1(轉化酶抑制劑)轉基因番茄中細胞壁轉化酶活性升高，延遲了葉片衰老，同時提高了種子重量和糖含量(Jin et al.,2009)。綜上，葉片發(fā)育對于果實的產(chǎn)量和品質至關重要。然而，目前有關葉片衰老對果實品質影響的調控機制研究還比較欠缺。因此，進一步探討葉片衰老與糖代謝的關系，對揭示葉片衰老對果實品質影響的機制、改善梨果實品質具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

眾所周知，糖可以參與信號轉導、維持滲透壓、組成碳骨架，或者以特定形式貯存在果實中。除此之外，糖還在逆境脅迫中起著重要作用。糖含量由合成、降解、轉運和貯存等過程共同決定,其中轉運是較為關鍵的過程(Katz et al.,2007)。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)三類真核生物的糖轉運蛋白，分別是：葡萄糖轉運蛋白(GLUT)，鈉葡萄糖轉運蛋白(SGLTs)和SWEETs(Chen et al.,2015)，其中SWEET是一類新發(fā)現(xiàn)的糖轉運蛋白。目前尚未見梨中SWEET功能的相關報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供了一種具有糖外排和促進衰老功能SWEET基因。

本發(fā)明的另一目的是提供該基因的應用。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：