蔗糖合成酶在调控植物果实发育中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种蔗糖合成酶在调控植物果实发育中的应用。本发明专利技术提供了一种培育转基因植物的方法，是将蔗糖合成酶的编码基因导入目的植物中，得到转基因植物；所述转基因植物果实产量大于所述目的植物。所述蔗糖合成酶的编码基因具体可为蔗糖合成酶基因CsSus4。本发明专利技术发现了蔗糖合成酶基因CsSus4在黄瓜果实发育过程中发挥着的关键性作用，可以调节库强从而促进果实的发育。这一优良的功能对于改良黄瓜的高效增产具有指导意义。

【技术实现步骤摘要】
蔗糖合成酶在调控植物果实发育中的应用
本专利技术涉及一种蔗糖合成酶在调控植物果实发育中的应用。
技术介绍
黄瓜是世界各国普遍栽培的重要蔬菜之一，也是我国五大蔬菜作物之一。与大多数高等植物相同，黄瓜的光合作用主要发生在成熟的叶片、果实和茎等绿色组织中，我们称之为“源”。而对于根、花和种子等不具有光合能力的非绿色组织，我们称之为“库”。蔗糖是绿色植物进行光合作用的主要产物，也是光合产物主要运输形式，蔗糖经过韧皮部向库器官运输，为细胞的生长发育供应碳源和能源；蔗糖代谢在植物发育、逆境响应和产量形成过程中发挥着重要的作用，它主要通过生成一系列糖作为燃料的代谢物和合成化合物(包括蛋白质、纤维素和淀粉)和作为信号分子调节microRNA的表达、转录因子和其他基因以及激素、氧化应激和防御信号的交互作用。从源器官合成的碳水化合物以多糖的形式通过韧皮部运输到各个库器官中贮存或吸收利用。到达库器官，少部分的二糖或多糖可以被库器官直接吸收利用，大部分多糖水解为单糖被植物所吸收。在植物体内与蔗糖代谢相关的主要有三种酶：1、蔗糖磷酸合成酶(SucrosePhosphateSynthase；SPS，EC2.3.1.14)，催化反应：果糖-6-P+UDPG→蔗糖-6-P+UDP，是催化蔗糖合成的关键酶。2、蔗糖转化酶(Invertase；Inv，EC2.1.1.26)，催化反应：蔗糖+H2O→葡萄糖+果糖，是蔗糖分解过程的中的关键酶。3、蔗糖合成酶(SucroseSynthase；SUS，E.C.2.4.1.13)，催化的是一个可逆反应：蔗糖+UDP←→UDPG+果糖。蔗糖转化酶和蔗糖合成酶在植物糖代谢都是分解蔗糖，在调节源库关系过程中发挥着重要的作用。蔗糖合成酶分解蔗糖的产物为UDPG，为纤维素合成提供底物。蔗糖合成酶是蔗糖代谢过程中的一个关键酶，该酶已经在很多植物中被研究，并且被认为在植物体内的能量代谢过程中起到重要作用，在植物细胞内直接参与蔗糖的调动，细胞结构的形成以及碳水化合物的积累。但蔗糖合成酶在黄瓜果实发育的过程的功能还不清楚。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种蔗糖合成酶在调控植物果实发育中的应用。本专利技术提供了一种培育转基因植物的方法(方法甲)，是将蔗糖合成酶的编码基因导入目的植物中，得到转基因植物；所述转基因植物满足如下(a1)-(a5)中至少一种性状：(a1)果实产量大于所述目的植物；(a2)果实长度大于所述目的植物；(a3)果实粗度(直径)大于所述目的植物；(a4)果实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，所述蔗糖合成酶的编码基因可以通过重组表达载体导入目的植物。所述重组表达载体可通过Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化到目的植物中。可用现有的植物表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。使用所述基因构建重组表达载体时，可在其转录起始核苷酸前加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用所述基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入在植物中表达可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。所述重组表达载体具体可为在载体pBI121的多克隆位点中插入了序列表的序列2所示的双链DNA分子得到的重组质粒。所述重组表达载体具体可为将载体pBI121的XbaI和SmaI酶切位点之间的小片段取代为了序列表的序列2所示的DNA分子得到的重组质粒。本专利技术还保护所述方法甲在植物育种中的应用。所述植物育种是为了选育果实产量高和/或果实长度大和/或果实粗度(直径)大和/或雄花大的植物。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法(方法乙)，是抑制目的植物中蔗糖合成酶的编码基因的表达，得到转基因植物；所述转基因植物满足如下(b1)-(b5)中至少一种性状：(b1)果实产量小于所述目的植物；(b2)果实长度小于所述目的植物；(b3)果实粗度(直径)小于所述目的植物；(b4)果实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编码基因的表达”是通过干扰载体实现的。所述干扰载体可通过Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化到目的植物中。所述干扰载体具体可为含有干扰片段的重组表达载体。所述干扰片段包括区段甲和区段乙。所述区段甲和所述区段乙为反向互补序列。所述区段甲的序列如序列表的序列3所示。所述干扰片段具体可为序列表的序列4所示。所述干扰载体具体可为在载体pFGC1008的多克隆位点中插入了序列表的序列4所示的双链DNA分子得到的重组表达载体。所述干扰载体具体可为将载体pFGC1008的AscI和SpeI酶切位点之间的小片段取代为了序列表的序列4所示的DNA分子得到的重组表达载体。本专利技术还保护所述方法乙在植物育种中的应用。所述植物育种是为了选育果实产量低和/或果实长度小和/或果实粗度(直径)小和/或雄花小的植物。以上任一所述方法中，所述目的植物具体可为双子叶植物。所述双子叶植物可为葫芦科植物。所述葫芦科植物可为黄瓜属植物。所述黄瓜属植物具体可为黄瓜，例如新泰密刺黄瓜。本专利技术还保护蔗糖合成酶的应用，为如下(e1)-(e16)中的至少一种：(e1)调控植物果实发育；(e2)调控植物库强；(e3)调控植物器官中蔗糖合成酶活性；(e4)调控植物果实中蔗糖合成酶活性；(e5)调控植物雄花中蔗糖合成酶活性；(e6)调控植物器官中蔗糖合成酶催化蔗糖转化为果糖的活性；(e7)调控植物果实中蔗糖合成酶催化蔗糖转化为果糖的活性；(e8)调控植物雄花中蔗糖合成酶催化蔗糖转化为果糖的活性；(e9)促进植物果实发育；(e10)提高植物库强；(e11)促进植物器官中蔗糖合成酶活性；(e12)促进植物果实中蔗糖合成酶活性；(e13)促进植物雄花中蔗糖合成酶活性；(e14)促进植物器官中蔗糖合成酶催化蔗糖转化为果糖的活性；(e15)促进植物果实中蔗糖合成酶催化蔗糖转化为果糖的活性；(e16)促进植物雄花中蔗糖合成酶催化蔗糖转化为果糖的活性。所述植物具体可为双子叶植物。所述双子叶植物可为葫芦科植物。所述葫芦科植物可为黄瓜属植物。所述黄瓜属植物具体可为黄瓜，例如新泰密刺黄瓜。本专利技术还保护一种特异DNA分子，包括区段甲和区段乙。所述区段甲和所述区段乙为反向互补序列。所述区段甲的序列如序列表的序列3所示。所述特异DNA分子如序列表的序列4所示。本专利技术还保护一种干扰载体，是将所述特异DNA分子导入表达载体得到的。所述干扰载体具体可为在载体pFGC1008的多克隆位点中插入了序列表的序列4所示的双链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种培育转基因植物的方法，是将蔗糖合成酶的编码基因导入目的植物中，得到转基因植物；所述转基因植物满足如下(a1)‑(a5)中至少一种性状：(a1)果实产量大于所述目的植物；(a2)果实长度大于所述目的植物；(a3)果实粗度大于所述目的植物；(a4)果实重量大于所述目的植物；(a5)雄花大于所述目的植物。

【技术特征摘要】
1.一种培育转基因植物的方法，是将蔗糖合成酶的编码基因导入目的植物中，得到转基因植物；所述转基因植物满足如下(a1)-(a5)中至少一种性状：(a1)果实产量大于所述目的植物；(a2)果实长度大于所述目的植物；(a3)果实粗度大于所述目的植物；(a4)果实重量大于所述目的植物；(a5)雄花大于所述目的植物。2.一种培育转基因植物的方法，是抑制目的植物中蔗糖合成酶的编码基因的表达，得到转基因植物；所述转基因植物满足如下(b1)-(b5)中至少一种性状：(b1)果实产量小于所述目的植物；(b2)果实长度小于所述目的植物；(b3)果实粗度小于所述目的植物；(b4)果实重量小于所述目的植物；(b5)雄花小于所述目的植物。3.如权利要求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所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(c2)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由序列1衍生的蛋白质。4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述蔗糖合成酶的编码基因为如下(d1)-(d3)中任一所述的DNA分子：(d1)编码区如序列表中序列2所示的DNA分子；(d2)在严格条件下与(d1)限定的DNA序列杂交且编码蔗糖合成酶的DNA分子；(d3)与(d1)或(d2)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码蔗糖合成酶的DNA分子。5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述目的植物为黄瓜...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振贤，范敬伟，李翔，王虹云，眭晓蕾，李欣，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11