[發明專利]6-磷酸果糖轉移酶TaPFP基因在小麥育種中的應用

在審

• 申請號: 202011032023.2
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112094936A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 余春梅;裴婕;柯勇超;郭安芳;陳艷紅;鐘非;劉國元;張健
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C12Q1/6895
• 分類號: C12Q1/6895
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃欣

本發明公開了6?磷酸果糖轉移酶TaPFP基因在小麥育種中的應用，屬于農作物育種技術領域。本發明首次系統分析了小麥中磷酸果糖代謝的相關基因TaPFP、TaPFK、TaFBP對植物生長的影響，研究結果證實TaPFP基因的突變影響小麥的產量。本發明有益于理解與果糖?6?磷酸（F?1?P）和果糖?1，6?二磷酸（F?1,6?P2）平衡有關的基因，為評價相關基因在小麥的碳水化合物的代謝方面作用奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于農作物育種技術領域，具體涉及6-磷酸果糖轉移酶(TaPFP)基因在小麥育種中的應用。

背景技術

小麥是世界上主要糧食作物之一，隨著全球人口劇增，耕地面積遞減，再加上全球氣候異常變化的增多和加劇，提高小麥單位面積上的產量已成為迫在眉睫的問題。小麥產量構成因素包括單位面積收獲穗數、每穗粒數和粒重，產量及其構成因素是由多基因控制的，易受環境影響。對小麥遺傳雜交育種來說，解析影響小麥產量的遺傳因素顯得特別重要。

隨著分子標記的迅速發展，用分子標記來評價作物遺傳多樣性，相對于形態標記、系譜資料、雜種優勢和生物化學等方法，具有一定的優越性。因為分子標記具有不受外界環境因素等的影響，速度快、效率高、靈敏度高等優勢。

6-磷酸果糖轉移酶(TaPFP)可逆催化6-磷酸果糖和1,6-二磷酸果糖之間的轉化，涉及糖酵解和糖異生等碳水化合物代謝，同時還涉及代謝產物焦磷酸的利用。目前，還未有關于TaPFP調控小麥發育的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供了6-磷酸果糖轉移酶(TaPFP)基因在小麥育種中的應用。

發明人在前期采用多個與產量相關的分子標記在小麥8個親本的遺傳群體和花培3號的誘變群體中進行分析。在分析的基礎上，發現花培3號的誘變群體與碳水化合物代謝相關的基因焦磷酸：6-磷酸果糖轉移酶(TaPFP)基因的突變，降低了小麥的產量。

TaPFP可逆催化6-磷酸果糖和1,6-二磷酸果糖之間的轉化。植物體內還有果糖激酶(PFK)單向催化6-磷酸果糖形成1,6-二磷酸果糖，同時1,6-二磷酸果糖磷酸酶(FBP)催化1,6-二磷酸果糖脫磷酸形成6-磷酸果糖。因此本發明同時研究了三個基因的分子特點以及TaPFP突變對植物生長、其他兩個基因的表達的影響進行了研究。

本發明首次系統分析了小麥中磷酸果糖代謝的相關基因，并說明了其中一個基因的突變影響小麥的產量。

1、雖然βtapfps可以正常生長，但田間試驗發現下調的βTaFPFs導致生長遲緩(株高降低，千粒重，種子發芽率降低，花粉數量減少)。

2、在發芽過程中，果糖在突變株系中的積累高于野生型花培3號，果糖含量與發芽率呈負相關。

3、對αTaPFPs和TaPFKs的轉錄水平也有影響。

本發明有益于理解與果糖-6-磷酸(F-1-P)和果糖-1，6-二磷酸(F-1,6-P2)平衡有關的基因，為評價相關基因在小麥的碳水化合物的代謝方面作用奠定了基礎。

附圖說明

圖1為小麥PFK、PFP和FBP的進化樹、保守基序和基因結構。A為PFK和PFP，B為FBP。利用氨基酸序列，在MEGA7.0軟件中，通過鄰接法構建了進化樹。PFK/PFP和FBP的氨基酸序列分別提交給MEME(http://meme-suite.org/tools/meme)獲得它們間的保守基序。。基因的外顯子用矩形表示，其他序列用直線表示。