梨蔗糖转运蛋白基因PbSUT2及其应用制造技术

本发明专利技术公开了梨蔗糖转运蛋白基因PbSUT2及其应用。一种分离自‘鸭梨’果实的蔗糖转运蛋白PbSUT2基因，其核苷酸序列为SEQ ID No.1所示，其编码的氨基酸序列为序列表SEQ ID No.2所示。通过农杆菌介导遗传转化方法将PbSUT2基因转化番茄，获得的转基因植株，经生物学功能验证，表明本发明专利技术克隆的PbSUT2基因具有促进植物提早开花和提高果实中蔗糖含量的功能。PbSUT2基因的发现，为促进植物果实品质的分子育种提供新的基因资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物基因工程领域。具体涉及一种从鸭梨(Pyrusbretschneideri)果实中分离、克隆得到一个编码蔗糖转运蛋白的基因PbSUT2，还涉及一种梨蔗糖转运蛋白基因PbSUT2在调节植物生长与果实品质方面的应用。
技术介绍
梨是世界重要水果之一，也是我国的第三大栽培果树。糖是果实其他品质特征成分和风味物质如有机酸、花色素和芳香物质等合成的前体，是联系植物初级代谢和次级代谢的关键物质；同时，糖也具有多种多样的生物学功能，如为果实的细胞膨大提供渗透推动力，以及作为信号分子与激素等信号连成网络，其通过复杂的信号转导机制调节果实生长发育与基因表达等(LeonandSheen,2003；陈俊伟等，2004)。蔷薇科植物果实中积累的糖分主要为蔗糖、果糖、葡萄糖和山梨醇等四种糖(Yamakietal.,1986)。梨果实中糖组分和积累特点因不同种类及品种存在显著差异(Hudinaand2000；Chenetal.,2007；姚改芳等,2010)。植物叶片产生的光合运转糖需经短距离运输到韧皮部并装载入韧皮部，经筛管长距离运输后从韧皮部卸出；再由韧皮部后运输进入果实代谢和贮藏。库细胞中韧皮部后运输效率，糖代谢酶的种类与活力和糖的跨膜运输能力等因素决定了果实糖分的积累(RuanandPatrick，1995)。因此，筛选果实蔗糖运输过程中的转运蛋白基因，有助于了解梨蔗糖转运蛋白参与的糖运输分子生理机制及糖信号转导耦合激素信号转导调控植株生长发育的过程，为利用基因工程的手段改善果实品质的研究提供新的基因资源。植物的蔗糖转运蛋白(sucrosetransporters，SUTs)，又称蔗糖-H+共转运蛋白(sucrose/H+co-transporters，SUCs)，是一类具有蔗糖转运活性的蔗糖载体，广泛存在于高等植物的组织和细胞中介导蔗糖的跨膜运输。因此，蔗糖转运蛋白被认为在蔗糖进出韧皮部、库组织的蔗糖供给与蔗糖的贮藏，以及蔗糖转运调控等多种生理过程中发挥着重要的作用。Riesmeier等(1992)从菠菜中克隆得到了第一个蔗糖转运蛋白SoSUT1(Riesmeieretal.,1992)。蔗糖转运蛋白属于MFS超家族(MajorFacilitatorSuperfamily)中的一员,它们的序列高度保守,是高疏水性蛋白,含有12个跨膜结构域,中间面向细胞质的部分有1个大的胞质环,将蛋白分为各含6个跨膜结构域的2个半区,即前半区和后半区。至今已经从菠菜、马铃薯、芹菜、胡萝卜及拟南芥等植物中克隆得到了80多种蔗糖转运蛋白基因(张立军等,2008)。而后又对这些基因和cDNA序列进行同源性和系统发生分析得知，编码蔗糖转运蛋白的基因属于一个多成员的基因家族(Wardetal.,1998；Kühnetal.,1999；Williamsetal.,2000)。在大多数植物体中，都包含不止1个蔗糖转运蛋白基因。如拟南芥中包含9种蔗糖转运蛋白基因(TheArabidopsisgenomeinitiative,2000)，水稻基因组中包含5种蔗糖转运蛋白基因(Aokietal.,2003)。甜橙中有3个蔗糖转运蛋白基因(Zhengetal.,2014).植物体的蔗糖转运蛋白共分为5个亚族：SUT1、SUT2、SUT3、SUT4和SUT5亚族(Kühnetal.,2010)。代谢库特异性的蔗糖转运蛋白也从许多植物中分离得到，如葡萄的VvSUC11和VvSUC12(Daviesetal.,1999),甘蔗ShSUT1(Raeetal.,2005)，拟南芥花AtSUC9(Sivitzetal.,2007),拟南芥胚柄AtSUC3(Stadleretal.,2005),拟南芥胚乳AtSUC5(Baudetal.,2005)等。不同类型的蔗糖转运蛋白其功能上存在差异。Leggewieetal(2003)研究得出马铃薯的蔗糖转运蛋白基因SoSUT1超表达后，改变了植株叶片和块茎的蔗糖含量，但对块茎的代谢和形态学影响很小。StSUT4影响马铃薯植株的开花，块茎的产量以及对光的敏感性(Chincinskaetal.,2008)。马铃薯块茎中StSUT1的表达量减少后，不影响其地上部分的器官，但会减少块茎早期发育过程中块茎鲜重的积累(Kühnetal,2003)。Lietal(2014)从基因型为‘TAS-R8’的可可植物中克隆得到6个TcSUT基因(TcSUT1-TcSUT6)，其分属3个不同的亚簇，各自具有不同的表达模式。拟南芥AtSUC1的突变体在外源提供蔗糖和麦芽糖的条件下，其花青素积累量减少，许多与花青素合成有关的重要基因表达量下降(Sivitzetal.,2008)；拟南芥蔗糖转运蛋白AtSUC2突变体增加了蔗糖的韧皮部渗漏和转运的时间(Gouldetal,2012)。AtSUC9突变体在短日照的条件下表现出早花的表型(Sivitzetal.,2007)。AtSUC5基因与拟南芥种子的早期发育有关(Baudetal.,2005)。杨树的蔗糖转运蛋白基因PtaSUT4调节整个植株的水分关系(Christopheretal.,2012)。烟草的蔗糖转运蛋白NtSUT4影响原生质体细胞的形状，这种影响是通过细胞内蔗糖的体内平衡途径实现的(Okubo-Kuriharaetal.,2011)。Hackeletal(2006)通过反义抑制番茄蔗糖转运蛋白LeSUT1和LeSUT2的研究得出，LeSUT1和LeSUT2通过不同的途径影响番茄果实的发育。葡萄植物中与成熟相关的2个蔗糖转运蛋白VvSUC11和VvSUC12可促进蔗糖从质外体到薄壁细胞的装载的功能(Manningetal.,2001)。目前有关植物蔗糖转运蛋白的功能研究主要集中拟南芥、烟草、番茄等植物，而有关梨的蔗糖转运蛋白的报道较少，虽然目前已克隆得到了梨蔗糖转运蛋白有PbSUT1(Zhangetal.,2013)和PpSUT2(Tangetal.,2014)，但还未见有对梨蔗糖转运蛋白或果树植物蔗糖转运蛋白的功能研究的相关报道。梨蔗糖转运蛋白是如何调控和影响植物的生长发育，对果实的品质又有何影响，这些问题都需要进行深入的研究和探讨。因此，本研究开展了新的梨蔗糖转运蛋白基因的克隆和功能的研究，将对了解果实蔗糖转运的分子生理机制及品质育种研究具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种从梨(Pyrusbretschneideri)果实中分离克隆的蔗糖转运蛋白基因。本专利技术的另一目的是提供该基因在果实品质方面的应用。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：申请人从梨(Pyrusbretschneideri)果实中分离克隆得到一个新基因PbSUT2，其核苷酸序列如序列表SEQIDNO.1所示，编码区序列(CDS)长度为1497bp，编码499个氨基酸残基，氨基酸序列如序列表SEQIDNO.2所示，预测编码蛋白质含有12个跨膜结构域，分子量为53.42KD，等电点为8.96。克隆本专利技术所述PbSUT2基因cDNA序列的引物对，正向引物PbSUT2-F1：5’-CCAT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蔗糖转运蛋白基因PbSUT2，其特征在于核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

【技术特征摘要】
1.一种蔗糖转运蛋白基因PbSUT2，其特征在于核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。
2.权利要求1所述的基因PbSUT2编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。
3.克隆权利要求1所述的蔗糖转运蛋白基因PbSUT2的引物对，其特征在于由以下引物组
成：
正向引物PbSUT2-F1：如SEQIDNO.3所示；
反向引物PbSUT2-R1：如SEQIDNO.4所示。
4.含有权利要求1所述的蔗糖转运蛋白基因Pb...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绍铃，王利芬，黄小三，齐笑笑，许林林，谢智华，张虎平，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32