[發明專利]一種玉米糖轉運蛋白ZmSWEET15a及其應用

在審

• 申請號: 202110825365.8
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113481209A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 關淑艷;劉夢彤;馬義勇;劉思言;曲靜;王丕武;姚丹;張卓;宋陽;劉慧婧;蔣振忠;焦鵬
• 申請（專利權）人: 吉林農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;C12N5/10;C07K14/415;A01H5/12;A01H6/20;A01H6/46
• 代理公司: 北京棘龍知識產權代理有限公司 11740
• 代理人: 張開

本發明提出了一種玉米糖轉運蛋白ZmSWEET15a及其應用，屬于生物工程技術領域。其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述SWEET15a基因編碼的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。將本發明所述的基因ZmSWEET15a轉化到擬南芥中并進行功能驗證，以野生型擬南芥為對照，獲得的過表達擬南芥植株葉片蔗糖含量顯著降低。表明ZmSWEET15a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，其結果豐富了糖輸出在調節玉米品種發育中的作用的知識，給玉米及其它作物的糖運輸和碳水化合物分配提供了新的見解。

技術領域

本發明涉及生物工程技術領域，具體涉及一種玉米糖轉運蛋白ZmSWEET15a及其應用。

背景技術

植物光合作用產生的糖類物質有助于碳骨架的形成。許多細胞化合物、滲透劑、運輸分子及信號的物質交融都可起到瞬態儲能的作用。其次，光合作用過程會產生大量的有機碳，這些碳隨后會運輸到各種異養的匯器官(如種子、根和果實)，可以促進其生長和發育。糖在源-庫系統之間的有效分配是由糖轉運體控制的，而糖轉運體的發育和源組織的正反饋對于維持植物不同部分之間的平衡至關重要。

果實的可溶性糖積累由合成、降解、轉運以及貯存等過程共同決定，轉運是較為關鍵的一個環節。果實的可溶性糖來自于葉片的光合作用合成，通過維管束韌皮部運輸到果實參與代謝和貯存。在葉片中，光合作用合成的蔗糖需要裝載到韌皮部伴胞，才能進入篩管中長距離運輸。在此過程中，蔗糖的韌皮部裝載消耗能量主動跨膜運輸蔗糖，需要特定的蔗糖載體蛋白參與。在果實中，蔗糖跨細胞膜進入果實細胞，也是跨膜的主動運輸過程。此外，可溶性糖在胞質中，需要跨液泡膜進入液泡中貯存，也需要輸出液泡到胞質中參與代謝，都依賴特定的糖載體蛋白參與。因此，負責可溶性糖跨膜轉運的載體蛋白對糖在源和庫組織之間運輸發揮著重要的作用。

植物的糖轉運機制離不開糖轉運蛋白的調控。越來越多的研究結果表明糖轉運蛋白SWEET廣泛參與了植物的細胞分化、生長發育、形態建成以及生物和非生物脅迫應答反應的各個生命過程。目前已經在擬南芥、大豆、小麥、水稻等植物中克隆出SWEET基因，玉米中的SWEET基因也有報道，如ZmSWEET4c等。ZmSWEET4c可將糖分運輸至基底胚乳轉移層(BasalEndosperm Transfer Layer,BETL)，并引起BETL的膜面積增加,進而增強ZmSWEET4c的轉運,導致糖運輸進胚乳的能力增強,籽粒糖積累增加。但目前還沒有玉米的其他糖轉運蛋白參與玉米光合產物的源庫轉運和糖轉運形成的報道。

專利CN1089481688公開了一種玉米籽粒大小基因ZmSWEET1b及應用，屬于玉米遺傳育種。糖轉運蛋白ZmSWEET1b，其氨基酸序列如SEQ ID NO:3所述。實驗結果表明，玉米ZmSWEET1b基因是影響玉米籽粒大小的基因，合理利用ZmSWEET1b基因可以提高玉米產量，進行高產穩產育種。但本發明基因對于調控玉米等植物的碳水化合物沒有明顯作用。

專利CN110818785A公開了玉米蔗糖轉運蛋白ZmSUT3J及其編碼基因和應用，屬于植物生物工程技術領域。玉米蔗糖轉運蛋白ZmSUT3J有氨基酸序列如SEQ ID No.2所述，所述玉米蔗糖轉運蛋白ZmSUT3J基因在培育耐逆植物和提高植物產量中的應用，所述植物為擬南芥和玉米。本發明提供的蛋白及其編碼基因對于培育耐逆性好的玉米及其他植物新品種具有重要實用價值，但對于調控玉米等植物碳水化合物沒有明顯的作用。

不斷開發新的糖轉運蛋白，對進一步了解植物糖轉運活動機制具有深遠意義，也能夠為分子水平提高作物品質能提供更多遺傳資源信息。

發明內容

本發明的目的在于提出一種玉米糖轉運蛋白ZmSWEET15a及其在影響葉片糖分外排中的應用。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提供一種玉米糖轉運蛋白ZmSWEET15a基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。