多效性基因SbSnf4在提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量中的应用制造技术

本发明专利技术公开一种多效性基因SbSnf4及其在提高甘蔗糖产量和汁液量中的应用，本发明专利技术提供的基因SbSnf4，为SEQ ID NO.1所示的DNA分子，或者在严格条件下与SEQ ID NO.1限定的DNA序列杂交且编码提高糖含量及生物产量相关蛋白的DNA分子；或者与SEQ ID NO.1限定的DNA序列具有99％以上同源性，且编码提高甘蔗糖产量和汁液量相关蛋白的DNA分子。发明专利技术人通过关联分析方法定位了该基因，在甘蔗中过表达SbSnf4基因，发现转基因甘蔗植株糖产量、株高、茎杆鲜重和汁液产量均显著增加，即成功提高甘蔗的糖产量及生物产量。

【技术实现步骤摘要】
多效性基因SbSnf4在提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量中的应用
本专利技术涉及生物
，具体涉及一种多效性基因SbSNF4在提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和汁液量中的应用。
技术介绍
糖对世界粮食供应至关重要，因为糖价会影响除大米以外的所有农产品价格(Zhang等，2010)。因此，人们一直有兴趣提高甘蔗等糖类作物的糖分产量，甘蔗占全球糖分产量的80％(ISO2020)。但是，甘蔗糖产量的遗传改良进展缓慢。在1980年至2010年期间，美国的平均甘蔗糖产量持平(ERS2013)，而同期玉米产量增加了68％(NASS2013)。在世界领先的甘蔗生产国巴西，由于遗传多样性低和甘蔗的多倍体基因组，从1975年至2010年的35年间，糖的产量仅增长了34％(Ritter等，2008；Slewinski2012；Garsmeur等，2018)。在栽培禾本科植物中，甘蔗与二倍体高粱(Sorghumbicolor(L.)Moench)关系最密切(等，1997；Ming等，1998)。甘蔗和高粱都是能够在成熟的节间茎中积累大量蔗糖的C4植物(Welbaum和Meinzer1990；Hoffmann-Thoma等人1996)。尽管与蔗糖产量相关的性状已在高粱(Murray等人2008ab；Ritter等人2008；Murray等人2009；Shiringani等人2010；Guan等人2011；Felderhoff等人2012)和甘蔗中进行了定位(Ming等人，2001，2002；Aitken等人，2006)，但尚未在甘蔗中鉴定调节蔗糖积累和产量的候选基因(Waclawovsky等人，2010；和Sonnewald，2011)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一个提高甘蔗茎杆含糖量、株高、茎杆鲜重及整株汁液产量的基因SbSnf4，及其编码蛋白质和应用。专利技术人通过关联分析方法定位了该基因，在甘蔗中过表达SbSnf4基因，发现转基因甘蔗植株其糖产量、株高、茎杆鲜重和汁液量均显著增加，即成功提高甘蔗的糖产量及生物产量。本专利技术提供的基因SbSnf4，为SEQIDNO.1所示的DNA分子，或者在严格条件下与SEQIDNO.1限定的DNA序列杂交且编码提高糖含量、株高、茎杆鲜重及生物产量相关蛋白的DNA分子；或者与SEQIDNO.1限定的DNA序列具有99％以上同源性，且编码提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和汁液量相关蛋白的DNA分子。序列表中的SEQIDNO.1由1359个核苷酸组成。本专利技术还提供了一种上述基因SbSnf4编码的蛋白质，即蛋白SbSNF4。具体的，本专利技术提供的蛋白质，选自如(a)或(b)所示的任一种：(a)由SEQIDNO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将SEQIDNO.2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/或添加且与提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和汁液量相关的由SEQIDNO.2衍生的蛋白质。序列表中SEQIDNO.2，由452个氨基酸组成的蛋白质。本专利技术还提供了含有所述基因SbSnf4的重组表达载体、表达试剂盒、转基因细胞系或重组菌。含有以上任一所述基因的重组表达载体也属于本专利技术的保护范围。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。本专利技术用于基因SbSnf4重组表达载体所用的基础植物表达载体可以为本领域的常规载体，所用的植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。使用所述基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或组成型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、玉米的泛素启动子(Ubiquitin)，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建植物表达载体时，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，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。在一种具体的实施例中，所述重组过表达载体可为在限制性内切酶XmaI和SacI双酶切载体pUBI1301的重组位点插入所述基因SbSnf4得到的重组质粒。将含有SbSnf4的pUBi1301命名为pUBi1301-SbSnf4。含有以上任一所述基因SbSnf4的表达试剂盒、转基因细胞系及重组菌均属于本专利技术的保护范围。扩增所述基因SbSnf4全长或任一片段的引物对也属于本专利技术的保护范围。本专利转基因后也可通过检测标记基因来检测本专利所述基因，例如通过检测转基因载体中的潮霉素基因，检测所用的引物可以为本领域常用的引物，例如可以为5'-GATGTTGGCGACCTCGTATT-3'和5'-GATGTAGGAGGGCGTGGATA-3'。本专利技术还提供了所述基因，所述蛋白质，所述重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌中的至少一种在甘蔗育种中的应用。本专利技术还提供了所述基因，所述蛋白质，所述重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌中的至少一种在培育提高糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液产量的转基因甘蔗中的应用。本专利技术还提供了一种培育提高糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液产量的转基因甘蔗的方法，是将所述基因导入受体甘蔗中，得到高糖产量、株高、茎杆鲜重和/或高汁液产量的转基因甘蔗。本专利技术的有益效果：本专利技术首次发现、定位并克隆得到一个新的提高糖含量及汁液产量的基因SbSnf4。将所述蛋白的编码基因导入受体植物中，可以培育糖产量、株高、茎杆鲜重及汁液产量显著提高的甘蔗。所述蛋白及其编码基因可以应用于植物遗传改良。附图说明图1.高粱6号染色体上生物量、糖锤度相关的多效性位点。R：雨季；PRi：雨季后灌溉；MC：微核心种质；BIOMASS：生物产量；BRIX：糖锤度；X轴表示染色体物理距离(bp)。图2.对照和转基因甘蔗分蘖中潮霉素基因的PCR检测。图3.过表达SbSNF4的转基因甘蔗中糖产量、株高、茎杆鲜重及汁液产量显著高于对照(Control)。图4.是实施例2的载体图。具体实施方式以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基因SbSNF4、基因SbSNF4编码的蛋白、包含基因SbSNF4的重组表达载体、转基因细胞系或重组菌在甘蔗育种中的应用，其中基因SbSNF4为SEQ ID NO.1所示的DNA分子，或者在严格条件下与SEQ ID NO.1限定的DNA序列杂交且编码提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量相关蛋白的DNA分子；或者与SEQ ID NO.1限定的DNA序列具有99％以上同源性，且编码提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量相关蛋白的DNA分子；基因SbSNF4编码的蛋白序列如SEQ ID NO.2所示或由SEQ ID NO.2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/或添加且与提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量相关的由SEQ ID NO.2衍生的蛋白质。/n

【技术特征摘要】
1.基因SbSNF4、基因SbSNF4编码的蛋白、包含基因SbSNF4的重组表达载体、转基因细胞系或重组菌在甘蔗育种中的应用，其中基因SbSNF4为SEQIDNO.1所示的DNA分子，或者在严格条件下与SEQIDNO.1限定的DNA序列杂交且编码提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量相关蛋白的DNA分子；或者与SEQIDNO.1限定的DNA序列具有99％以上同源性，且编码提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量相关蛋白的DNA分子；基因SbSNF4编码的蛋白序列如SEQIDNO.2所示或由SEQIDNO.2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/或添加且与提高甘蔗糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量相关的由SEQIDNO.2衍生的蛋白质。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述包含基因SbSNF4的重组表达载体是在限制性内切酶XmaI和SacI双酶切载体pUBI1301的重组位点插入权利要求1所述基因得到的重组质粒。


3.基因SbSNF4、基因SbSNF4编码的蛋白、包含基因SbSNF4的重组表达载体、转基因细胞系或重组菌在培育糖产量、株高、茎杆鲜重和/或汁液量提高的转基因甘蔗中的应用，其中基因SbSNF4为SEQIDNO.1所示的DNA分子，或者在严格条件下与SEQIDN...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰勤，王意宏，哈尔·德奥·乌帕迪亚，王丽华，丘达马尼·夏尔玛·普拉卡什，刘言龙，高丽，孟瑞瑞，靳鹏，郑剑，
申请(专利权)人：安徽科技学院，路易斯安那大学拉法叶分校，
类型：发明
国别省市：安徽;34