蔗糖合成酶在調控植物果實發育中的應用制造技術

本發明專利技術公開了一種蔗糖合成酶在調控植物果實發育中的應用。本發明專利技術提供了一種培育轉基因植物的方法，是將蔗糖合成酶的編碼基因導入目的植物中，得到轉基因植物；所述轉基因植物果實產量大于所述目的植物。所述蔗糖合成酶的編碼基因具體可為蔗糖合成酶基因CsSus4。本發明專利技術發現了蔗糖合成酶基因CsSus4在黃瓜果實發育過程中發揮著的關鍵性作用，可以調節庫強從而促進果實的發育。這一優良的功能對于改良黃瓜的高效增產具有指導意義。

【技術實現步驟摘要】
蔗糖合成酶在調控植物果實發育中的應用
本專利技術涉及一種蔗糖合成酶在調控植物果實發育中的應用。
技術介紹
黃瓜是世界各國普遍栽培的重要蔬菜之一，也是我國五大蔬菜作物之一。與大多數高等植物相同，黃瓜的光合作用主要發生在成熟的葉片、果實和莖等綠色組織中，我們稱之為“源”。而對于根、花和種子等不具有光合能力的非綠色組織，我們稱之為“庫”。蔗糖是綠色植物進行光合作用的主要產物，也是光合產物主要運輸形式，蔗糖經過韌皮部向庫器官運輸，為細胞的生長發育供應碳源和能源；蔗糖代謝在植物發育、逆境響應和產量形成過程中發揮著重要的作用，它主要通過生成一系列糖作為燃料的代謝物和合成化合物(包括蛋白質、纖維素和淀粉)和作為信號分子調節microRNA的表達、轉錄因子和其他基因以及激素、氧化應激和防御信號的交互作用。從源器官合成的碳水化合物以多糖的形式通過韌皮部運輸到各個庫器官中貯存或吸收利用。到達庫器官，少部分的二糖或多糖可以被庫器官直接吸收利用，大部分多糖水解為單糖被植物所吸收。在植物體內與蔗糖代謝相關的主要有三種酶：1、蔗糖磷酸合成酶(SucrosePhosphateSynthase；SPS，EC2.3.1.14)，催化反應：果糖-6-P+UDPG→蔗糖-6-P+UDP，是催化蔗糖合成的關鍵酶。2、蔗糖轉化酶(Invertase；Inv，EC2.1.1.26)，催化反應：蔗糖+H2O→葡萄糖+果糖，是蔗糖分解過程的中的關鍵酶。3、蔗糖合成酶(SucroseSynthase；SUS，E.C.2.4.1.13)，催化的是一個可逆反應：蔗糖+UDP←→UDPG+果糖。蔗糖轉化酶和蔗糖合成酶在植物糖代謝都是分解蔗糖，在調節源庫關系過程中發揮著重要的作用。蔗糖合成酶分解蔗糖的產物為UDPG，為纖維素合成提供底物。蔗糖合成酶是蔗糖代謝過程中的一個關鍵酶，該酶已經在很多植物中被研究，并且被認為在植物體內的能量代謝過程中起到重要作用，在植物細胞內直接參與蔗糖的調動，細胞結構的形成以及碳水化合物的積累。但蔗糖合成酶在黃瓜果實發育的過程的功能還不清楚。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種蔗糖合成酶在調控植物果實發育中的應用。本專利技術提供了一種培育轉基因植物的方法(方法甲)，是將蔗糖合成酶的編碼基因導入目的植物中，得到轉基因植物；所述轉基因植物滿足如下(a1)-(a5)中至少一種性狀：(a1)果實產量大于所述目的植物；(a2)果實長度大于所述目的植物；(a3)果實粗度(直徑)大于所述目的植物；(a4)果實重量大于所述目的植物；(a5)雄花大于所述目的植物。所述方法甲中，所述蔗糖合成酶的編碼基因可以通過重組表達載體導入目的植物。所述重組表達載體可通過Ti質粒、Ri質粒、植物病毒載體、直接DNA轉化、顯微注射、電導、農桿菌介導等常規生物學方法轉化到目的植物中。可用現有的植物表達載體構建含有所述基因的重組表達載體。所述植物表達載體包括雙元農桿菌載體和可用于植物微彈轟擊的載體等。使用所述基因構建重組表達載體時，可在其轉錄起始核苷酸前加上任何一種增強型、組成型、組織特異型或誘導型啟動子，它們可單獨使用或與其它的植物啟動子結合使用；此外，使用所述基因構建重組表達載體時，還可使用增強子，包括翻譯增強子或轉錄增強子，這些增強子區域可以是ATG起始密碼子或鄰接區域起始密碼子等，但必需與編碼序列的閱讀框相同，以保證整個序列的正確翻譯。所述翻譯控制信號和起始密碼子的來源是廣泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻譯起始區域可以來自轉錄起始區域或結構基因。為了便于對轉基因植物細胞或植物進行鑒定及篩選，可對所用植物表達載體進行加工，如加入在植物中表達可產生顏色變化的酶或發光化合物的基因、具有抗性的抗生素標記物或是抗化學試劑標記基因等。所述重組表達載體具體可為在載體pBI121的多克隆位點中插入了序列表的序列2所示的雙鏈DNA分子得到的重組質粒。所述重組表達載體具體可為將載體pBI121的XbaI和SmaI酶切位點之間的小片段取代為了序列表的序列2所示的DNA分子得到的重組質粒。本專利技術還保護所述方法甲在植物育種中的應用。所述植物育種是為了選育果實產量高和/或果實長度大和/或果實粗度(直徑)大和/或雄花大的植物。本專利技術還保護一種培育轉基因植物的方法(方法乙)，是抑制目的植物中蔗糖合成酶的編碼基因的表達，得到轉基因植物；所述轉基因植物滿足如下(b1)-(b5)中至少一種性狀：(b1)果實產量小于所述目的植物；(b2)果實長度小于所述目的植物；(b3)果實粗度(直徑)小于所述目的植物；(b4)果實重量小于所述目的植物；(b5)雄花小于所述目的植物。所述方法乙中，所述“抑制目的植物中蔗糖合成酶的編碼基因的表達”是通過干擾載體實現的。所述干擾載體可通過Ti質粒、Ri質粒、植物病毒載體、直接DNA轉化、顯微注射、電導、農桿菌介導等常規生物學方法轉化到目的植物中。所述干擾載體具體可為含有干擾片段的重組表達載體。所述干擾片段包括區段甲和區段乙。所述區段甲和所述區段乙為反向互補序列。所述區段甲的序列如序列表的序列3所示。所述干擾片段具體可為序列表的序列4所示。所述干擾載體具體可為在載體pFGC1008的多克隆位點中插入了序列表的序列4所示的雙鏈DNA分子得到的重組表達載體。所述干擾載體具體可為將載體pFGC1008的AscI和SpeI酶切位點之間的小片段取代為了序列表的序列4所示的DNA分子得到的重組表達載體。本專利技術還保護所述方法乙在植物育種中的應用。所述植物育種是為了選育果實產量低和/或果實長度小和/或果實粗度(直徑)小和/或雄花小的植物。以上任一所述方法中，所述目的植物具體可為雙子葉植物。所述雙子葉植物可為葫蘆科植物。所述葫蘆科植物可為黃瓜屬植物。所述黃瓜屬植物具體可為黃瓜，例如新泰密刺黃瓜。本專利技術還保護蔗糖合成酶的應用，為如下(e1)-(e16)中的至少一種：(e1)調控植物果實發育；(e2)調控植物庫強；(e3)調控植物器官中蔗糖合成酶活性；(e4)調控植物果實中蔗糖合成酶活性；(e5)調控植物雄花中蔗糖合成酶活性；(e6)調控植物器官中蔗糖合成酶催化蔗糖轉化為果糖的活性；(e7)調控植物果實中蔗糖合成酶催化蔗糖轉化為果糖的活性；(e8)調控植物雄花中蔗糖合成酶催化蔗糖轉化為果糖的活性；(e9)促進植物果實發育；(e10)提高植物庫強；(e11)促進植物器官中蔗糖合成酶活性；(e12)促進植物果實中蔗糖合成酶活性；(e13)促進植物雄花中蔗糖合成酶活性；(e14)促進植物器官中蔗糖合成酶催化蔗糖轉化為果糖的活性；(e15)促進植物果實中蔗糖合成酶催化蔗糖轉化為果糖的活性；(e16)促進植物雄花中蔗糖合成酶催化蔗糖轉化為果糖的活性。所述植物具體可為雙子葉植物。所述雙子葉植物可為葫蘆科植物。所述葫蘆科植物可為黃瓜屬植物。所述黃瓜屬植物具體可為黃瓜，例如新泰密刺黃瓜。本專利技術還保護一種特異DNA分子，包括區段甲和區段乙。所述區段甲和所述區段乙為反向互補序列。所述區段甲的序列如序列表的序列3所示。所述特異DNA分子如序列表的序列4所示。本專利技術還保護一種干擾載體，是將所述特異DNA分子導入表達載體得到的。所述干擾載體具體可為在載體pFGC1008的多克隆位點中插入了序列表的序列4所示的雙鏈本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種培育轉基因植物的方法，是將蔗糖合成酶的編碼基因導入目的植物中，得到轉基因植物；所述轉基因植物滿足如下(a1)?(a5)中至少一種性狀：(a1)果實產量大于所述目的植物；(a2)果實長度大于所述目的植物；(a3)果實粗度大于所述目的植物；(a4)果實重量大于所述目的植物；(a5)雄花大于所述目的植物。

【技術特征摘要】
1.一種培育轉基因植物的方法，是將蔗糖合成酶的編碼基因導入目的植物中，得到轉基因植物；所述轉基因植物滿足如下(a1)-(a5)中至少一種性狀：(a1)果實產量大于所述目的植物；(a2)果實長度大于所述目的植物；(a3)果實粗度大于所述目的植物；(a4)果實重量大于所述目的植物；(a5)雄花大于所述目的植物。2.一種培育轉基因植物的方法，是抑制目的植物中蔗糖合成酶的編碼基因的表達，得到轉基因植物；所述轉基因植物滿足如下(b1)-(b5)中至少一種性狀：(b1)果實產量小于所述目的植物；(b2)果實長度小于所述目的植物；(b3)果實粗度小于所述目的植物；(b4)果實重量小于所述目的植物；(b5)雄花小于所述目的植物。3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述蔗糖合成酶是如下(c1)或(c2)：(c1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(c2)將序列1的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列1衍生的蛋白質。4.如權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述蔗糖合成酶的編碼基因為如下(d1)-(d3)中任一所述的DNA分子：(d1)編碼區如序列表中序列2所示的DNA分子；(d2)在嚴格條件下與(d1)限定的DNA序列雜交且編碼蔗糖合成酶的DNA分子；(d3)與(d1)或(d2)限定的DNA序列具有90％以上同源性且編碼蔗糖合成酶的DNA分子。5.如權利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述目的植物為黃瓜...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張振賢，范敬偉，李翔，王虹云，眭曉蕾，李欣，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：北京,11