调节薯类叶片中淀粉含量的方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种调节薯类叶片中淀粉含量的方法及应用。首次揭示通过改变SRD基因在薯类植物中的表达，可以显著调节薯类植物的淀粉性状，在植物品质的遗传改良上具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
调节薯类叶片中淀粉含量的方法及应用
本专利技术属于生物技术及植物学领域，更具体地，本专利技术涉及调节薯类叶片中淀粉含量的方法及应用。
技术介绍
薯类植物指具有可供食用块根或地下茎的一类的陆生作物。有块根、块茎类，如番薯(红薯、甘薯)、木薯、马铃薯、薯蓣(山药)、脚板薯等，多行无性繁殖，只留薯块作种，并可以用藤本进行繁殖。这类植物一般耐寒力较弱，多在无霜季节栽培，低温会抑制薯类作物的生长，造成块根或块茎的减产，因此种植薯类作物尽量避免长时间的低温期；此外，疏松、肥沃、深厚的土壤和多量钾肥有利于提高薯类作物产量及品质。绝大多数薯类植物的叶片和储藏根中都会大量富集淀粉，目前薯类植物的储藏根是生产淀粉的主要原料，但叶片作为进行光合作用固定二氧化碳的主要器官，也具有生产新型淀粉的潜能。通过调控叶片中淀粉的积累以及改良叶片中淀粉的性质，充分发挥薯类叶片的优势生产新型淀粉，一直是本领域研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种调节薯类叶片中淀粉含量的方法及应用。在本专利技术的第一方面，提供一种调节薯类植物的叶片的淀粉性状的方法，所述方法包括：调节薯类植物中SRD多肽的表达。在一个优选例中，所述的薯类植物包括：木薯，甘薯、马铃薯、山药、芋头、葛根、魔芋、洋姜、雪莲果等。在另一优选例中，所述的SRD多肽选自下组：(a)如SEQIDNO:2氨基酸序列的多肽；(b)将SEQIDNO:2氨基酸序列经过一个或多个(如1-20个；较佳地1-10；更佳地1-5个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或(c)与(a)限定的多肽序列有70％以上(较佳地80％以上，85％以上，更佳地90％以上，如95％以上，98％以上，99％以上)同源性且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。在另一优选例中，所述方法包括：降低植物中SRD多肽的表达，从而：提高薯类植物叶片中的淀粉含量；提高薯类植物叶片中淀粉颗粒的直径；降低薯类植物叶片中淀粉的磷酸化程度；增加薯类植物叶片中直链淀粉的含量；和/或增加淀粉中短链(较佳地为DP6-14)的含量，降低淀粉中长链部分(较佳地为DP20-37)的含量。在另一优选例中，所述降低植物中SRD多肽的表达包括：将干扰所述SRD多肽表达的干扰分子转入植物(如植物的细胞、组织、器官或种子)，从而下调植物中SRD多肽的表达。在另一优选例中，干扰所述SRD多肽表达的干扰分子靶向SRD多肽的编码基因或其转录本；较佳地，靶向该编码基因的第741-1193位或其转录本。在另一优选例中，所述的干扰分子含有式(I)所示的结构：Seq正向-X-Seq反向式(I)，式(I)中，Seq正向为SRD多肽的编码基因的片段，Seq反向为与Seq正向互补的多核苷酸；较佳地，Seq正向为SRD多肽的编码基因的第741-1193位；X为位于Seq正向和Seq反向之间的间隔序列，并且所述间隔序列与Seq正向和Seq反向不互补。在另一优选例中，式(I)所示的结构在转入植物后，形成式(II)所示的二级结构：式(II)中，Seq正向、Seq反向和X的定义如上述，||表示在Seq正向和Seq反向之间的基本上互补的关系。在另一优选例中，所述方法还包括后续步骤：从调节SRD多肽的表达后的植物中选择出相较调节前植物而言性状获得变化的植物。在本专利技术的另一方面，提供一种下调(如干扰)SRD多肽表达的物质的用途，用于调节薯类植物的叶片的淀粉性状。在一个优选例中，所述的下调SRD多肽表达的物质用于：提高薯类植物叶片中的淀粉含量；提高薯类植物叶片中淀粉颗粒的直径；降低薯类植物叶片中淀粉的磷酸化程度；增加薯类植物叶片临时性淀粉中直链淀粉的含量；和/或增加淀粉中短链的含量，降低淀粉中长链部分的含量。在另一优选例中，所述的薯类植物包括：木薯，甘薯、马铃薯、山药、芋头、葛根、魔芋、洋姜、雪莲果等。在本专利技术的另一方面，提供一种下调SRD多肽表达从而调节薯类植物的叶片的淀粉性状的干扰分子，其含有式(I)所示的结构：Seq正向-X-Seq反向式(I)，式(I)中，Seq正向为SRD多肽的编码基因片段，Seq反向为与Seq正向互补的多核苷酸；较佳地，Seq正向为SRD多肽的编码基因的第741-1193位；X为位于Seq正向和Seq反向之间的间隔序列，并且所述间隔序列与Seq正向和Seq反向不互补。在本专利技术的另一方面，提供一种载体，所述的载体含有所述的干扰分子。在本专利技术的另一方面，提供一种SRD多肽或其编码基因的用途，用于作为鉴定薯类植物的叶片的淀粉性状的分子标记；所述的薯类植物的叶片的淀粉性状包括：薯类植物叶片中的淀粉含量；薯类植物叶片中淀粉颗粒的直径；薯类植物叶片中淀粉的磷酸化程度；薯类植物叶片临时性淀粉中直链淀粉的含量；和/或增加淀粉中短链的含量，降低淀粉中长链部分的含量。本专利技术的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。附图说明图1、含有发卡结构的RNAi双元表达载体示意图。图2、转基因植株Southernblot鉴定。图3、SRDRNAi转基因植株中木薯SRD表达水平的变化。图4、转基因植株中MeSRD蛋白表达的Westernblot分析结果。抗体：MeSRD兔源多克隆抗体；内参：以Rubisco为蛋白上样量内参；对照：野生型木薯TMS60444；蛋白提取材料为温室木薯植株的成熟叶片。图5、野生型木薯TMS60444及转基因木薯叶片中临时性淀粉的含量。叶片取自上海五厍中试试验田自然条件下生长的木薯植株，图中所示数据为3次实验重复。图6、暗周期末野生型木薯TMS60444及转基因不同发育时期木薯叶片碘染结果。图7、野生型木薯TMS60444及转基因木薯叶片中淀粉的扫描电镜结果。叶片中的淀粉粒经提取后通过扫描电镜观察，A-D分别为WT、转基因株系G1i-12、转基因株系G1i-17、转基因株系G1i-31叶片中的淀粉。图8、野生型木薯TMS60444及转基因木薯叶片中淀粉的磷酸化水平图谱。A：葡萄糖-6-磷酸标准样品；B：葡萄糖-3-磷酸标准样品；C：野生型木薯TMS60444叶片中葡萄糖-6-磷酸及葡萄糖-3-磷酸含量；D：SRDRNAi转基因木薯叶片中葡萄糖-6-磷酸及葡萄糖-3-磷酸含量。图9、野生型木薯TMS60444及转基因木薯叶片中淀粉的磷酸化程度。纵坐标为每毫克淀粉中含有的葡萄糖-6-磷酸的量，淀粉提取材料用大田木薯植株的叶片。**代表t-test检验差异极显著(p<0.01)。图10、野生型木薯TMS60444及转基因木薯叶片中淀粉的直链淀粉含量。图中所示数据为三次重复结果。*代表t-test检验差异显著(p<0.05)，**代表t-test检验差异极显著(p<0.01)。图11、野生型木薯TMS60444及转基因木薯叶片中淀粉的XRD衍射图谱。叶片临时性淀粉的衍射图谱；淀粉分别从大田木薯的叶片及块根中提取。图12、野生型木薯TMS60444及转基因木薯叶片中淀粉的链长分布。A：野生型木薯TMS60444叶片支链淀粉的链长分布；B-F：分别为野生型木薯TMS60444块根储存性淀粉、转基因植株G1i-12、17、28、31叶片临时性淀粉与野生型木薯TMS60444叶片临时性淀粉链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节薯类植物的叶片的淀粉性状的方法，其特征在于，所述方法包括：调节薯类植物中SRD多肽的表达。

【技术特征摘要】
1.一种调节薯类植物的叶片的淀粉性状的方法，其特征在于，所述方法包括：调节薯类植物中SRD多肽的表达。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的薯类植物包括：木薯，甘薯、马铃薯、山药、芋头、葛根、魔芋、洋姜、雪莲果。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的SRD多肽选自下组：(a)如SEQIDNO:2氨基酸序列的多肽；(b)将SEQIDNO:2氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或(c)与(a)限定的多肽序列有70％以上同源性且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：降低植物中SRD多肽的表达，从而：提高薯类植物叶片中的淀粉含量；提高薯类植物叶片中淀粉颗粒的直径；降低薯类植物叶片中淀粉的磷酸化程度；增加薯类植物叶片中直链淀粉的含量；和/或增加淀粉中短链的含量，降低淀粉中长链部分的含量。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述降低植物中SRD多肽的表达包括：将干扰所述SRD多肽表达的干扰分子转入植物，从而下调植物中SRD多肽的表达。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，干扰所述SRD多肽表达的干扰分子靶向SRD多肽的编码基因或其转录本；较佳地，靶向该编码基因的第741-1193位或其转录本。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的干扰分子含有式(I)所示的结构：Seq正向-X-Seq反向式(I)，式(I)中，Seq正向为SRD多肽的编码基因的片段，Seq反向为与Seq正向互补的多核苷酸；较佳地，Seq正向为SRD多肽的编码基因的第741-1193位；X为位于Seq正向和Seq反向之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，周文智，何树涛，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31