本发明专利技术涉及基因工程领域，具体涉及玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因、表达载体及其在提高棉花产量中的应用。本发明专利技术将特异启动子与玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因进行融合，构建特异表达蔗糖转运蛋白基因的植物表达载体，将所述植物表达载体转化宿主，获得转化体，再将所述宿主转化植物，获得的特异表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因的转基因棉花可以提高棉花的籽棉和皮棉产量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基因工程领域，具体涉及一种特异表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因的植物表达载体和通过基因工程技术来提高棉花产量的方法。
技术介绍
植物通过光合作用固定CO2的合成的碳水化合物主要以蔗糖的形式进行同化物的分配。蔗糖不仅仅为植物的生长发育提供碳源，并且为植物体内其他成分，例如植物激素，提供运输信号(TurgeonRetal，2008)。蔗糖可通过胞间连丝进行细胞与细胞之间的被动运输，也可以释放到质外体中通过依赖于ATP与质子的蛋白进行主动运输(NorbertSauer，2007)。蔗糖在“源”器官筛管分子进行装载，经过韧皮部的长距离运输，然后到“库”器官韧皮部卸载，位于质膜上的蔗糖转运蛋白(SUT或SUC)在其中具有重要的作用。UmSRT1来自在玉蜀黍黑粉菌，定位于真菌质膜，是一种向胞内转运蔗糖的专一性转运蛋白，其Km值为26±4.3μM，对蔗糖的亲和力是高等植物中蔗糖转运蛋白的20-200倍。且UmSRT1与ZmSUT1对蔗糖的吸收具有竞争关系，ZmSUT1亲和力远远低于UmSRT1(WahlRetal，2010)。BAN供体生物为拟南芥，长335bp，可调控目的基因在在棉花种皮特异表达(CN102296085A，西南大学，2011)。我国是棉花的消费大国，自给不足，属于棉花净进口国，国际市场占有率很低。2010年度，我国棉花市场存在近400万吨的供需缺口，弥补缺口所需棉花主要从美国、印度、巴基斯坦等国进口(张艳娜等，2013)。我国耕地资源有限，在有限的耕地资源上提高棉花的产量以实现我国棉花的自给自足，是我国棉花的主要育种目标。但棉花的产量与品质之间为遗传负相关，依靠传统的育种方式无法在较短的时间内大幅度同步提高棉花的产量与品质，因此利用转基因技术手段，可打破棉花的遗传负相关，可增强棉花的抗病，抗除草剂，以及抗虫能力和同步提高棉花的产量与品质。由于棉花纤维附着于种子表皮上，种子的发育对棉花的产量和品质有重要影响。因此，提高棉花纤维产量可以通过基因调控种子的数量多少以及库强来实现(RuanYL，2013)。同时，棉花种子也是重要的植物蛋白与脂肪来源。但是长期以来，以纤维产量为选择目标的高产育种往往以牺牲种子重量为代价(MillerandRawlings,1967；Zhangetal,2005)。因此，同步提高种子以及纤维产量已成为提高棉花产量的当务之急。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种植物表达载体，其含有来自玉蜀黍黑粉菌中的蔗糖转运蛋白UmSRT1基因，可用于在转基因棉花中提高棉花产量。本专利技术的另一个目的在于提供含有上述植物表达载体的转化体。本专利技术的再一个目的在于提供上述植物表达载体在制备转基因植物中的用途。本专利技术的再一个目的在于提供一种转基因棉花的制备方法和提高棉花产量的方法。本专利技术根据来自玉蜀黍黑粉菌中的的蔗糖转运蛋白UmSRT1对蔗糖的超高亲和力的特点，提出将其置于特异启动子的控制之下，促进光合产物靶向运输与分配，提高棉铃、种子和纤维的“库势”，实现棉花种子和纤维产量的同步提高。本专利技术提出的策略对其它作物的产量提高也有重要应用价值。根据本专利技术的一方面，本专利技术的一个目的在于提供一种特异表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因的植物表达载体，应用基因工程技术将玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因(SEQIDNO.4)与特异启动子可操作地连接，构建植物表达载体，转化植株后，在特异启动子的作用下表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因。其中，特异启动子可以提高目的基因在植物特定组织和特定发育阶段表达的启动子，优选BAN启动子。优选的植物表达载体具有如图4所示的载体结构。其中，玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因正向连接在BAN启动子后，形成特异表达该基因的植物表达载体pLGN-BAN-UmSRT1。根据本专利技术的另一方面，提供制备包含玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因的转基因棉花的方法，通过从玉蜀黍黑粉菌中获得玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因(SEQIDNO.4)，将其与特异启动子可操作地连接，构建特异表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因的植物表达载体，将该载体转化宿主获得转化体，再将该转化体转入棉花植株获得转基因棉花。根据本专利技术的再一方面，提供一种提高棉花产量的方法，通过在棉花中特异表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因来提高棉花产量，该方法包括将特异表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因的植物表达载体整合到棉花基因组中的步骤。本专利技术提供了玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1或其编码基因或含有其编码基因的重组载体，将所述基因整合到棉花基因组中，可提高棉花籽棉和皮棉产量。本专利技术可提供含上述植物表达载体的转化体。本专利技术提供基于本专利技术植物表达载体的转基因植物的制备方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种植物表达载体，其至少包含玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白基因UmSRT1和种皮特异启动子BAN，且所述BAN启动子位于玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白基因UmSRT1的5’上游。本专利技术的植物表达载体，其具有如图4所示的结构。上述植物表达载体在提高棉花种子和纤维产量中的应用。一种编码玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白基因的核苷酸，具有如SEQIDNo.4所示的核苷酸序列。一种含上述植物表达载体的转化体。一种含上述述植物表达载体的转基因植物的制备方法，包括以下步骤：1)种皮和纤维特异表达启动子BAN的获得；2)玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白基因的获得；3)将步骤1)中分离得到的特异启动子与步骤2)中克隆到的玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白基因进行融合，构建特异表达蔗糖转运蛋白基因的植物表达载体；4)将步骤3)中得到的植物表达载体整合到棉花基因组中；5)将通过步骤4)获得的棉花，进一步培养，栽培，最终获得转基因的棉花植株。其中，步骤3)中所述的特异启动子与UmSRT1基因融合以构建特异表达蔗糖转运蛋白的表达载体方法为本领域的常规方法，使用的载体是植物转基因领域所用的常规载体。其中，步骤4)中所述的将表达载体整合到棉花基因组所使用的方法为根癌农杆菌介导法，为常用的植物转基因方法。本专利技术中所指的“转基因棉花”是指通过生物技术手段，将其他生物的基因转到棉花中，从而使被改造的棉花遗传物质得到改造的棉花。用于改造的基因可以来源于植物、动物以及微生物或者人工合成改造。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种特异表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因的植物表达载体，至少包含玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因和特异启动子，所述UmSRT1基因序列正向连接在启动子之后，所述UmSRT1基因的核苷酸序列如SEQ ID No.4所示。
【技术特征摘要】
1.一种特异表达玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因的植物表达载体，
至少包含玉蜀黍黑粉菌蔗糖转运蛋白UmSRT1基因和特异启动子，所述UmSRT1
基因序列正向连接在启动子之后，所述UmSRT1基因的核苷酸序列如SEQID
No.4所示。
2.权利要求1所述的植物表达载体，其中所述的特异启动子为拟南芥的BAN
特异性启动子。
3.权利要求2所述的植物表达载体，其中所述载体具有如图4所示的结构。
4.含有如权利要求1-3任一项所述植物表达载体的转化体。
5.如权利要求1-3任一项所述的植物表达载体在提高棉花产量中的应用。
6.一种含权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴炎，丁晓艳，钱山山，侯磊，李先碧，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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