一种甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因及其应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程技术领域，具体公开了一种甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术还公开了上述甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因编码的单糖转运蛋白STP7，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术还公开了上述甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因在培育高糖高产转基因甘蔗中的应用。本发明专利技术提供的ShSTP7基因是一种细胞膜单糖转运蛋白，负责质外体中单糖的吸收，在甘蔗叶片糖分吸收及转运过程中发挥重要作用，可以为建立甘蔗糖转运模型及揭示甘蔗糖分积累机制奠定基础，为甘蔗产量和品质遗传改良提供新的基因资源。蔗产量和品质遗传改良提供新的基因资源。蔗产量和品质遗传改良提供新的基因资源。

【技术实现步骤摘要】
一种甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因及其应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程
，尤其涉及一种甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因及其应用。

技术介绍

[0002]甘蔗(Saccharum spp.)是禾本科C4植物，光合作用强，生物量高，茎秆中积累大量的糖分，是世界，也是我国重要的糖料及能源作物。甘蔗光合作用合成的糖分从源到库的长距离运输、糖分在细胞内的分配及茎秆中的积累决定着甘蔗的产量及品质。甘蔗中糖分从源到库的运输、分配、积累过程中涉及多次跨膜运输，糖转运蛋白在这个过程中扮演着重要角色。
[0003]植物中糖转运蛋白家族基因(Sugar transporter gene family,ST)属于易化扩散超家族(Major facilitator super family,MSF)，易化扩散超家族蛋白具备典型的12跨膜结构。目前已鉴定的MSF超家族糖转运蛋白基因包括蔗糖转运蛋白家族基因(Sucrose transporter family,SUT)和单糖转运蛋白家族基因(Monosaccharide transporters family,MST)，单糖转运蛋白家族基因包括糖转运蛋白基因(Sugar transporters，STPs)、己糖转运蛋白基因(Hexose transporters，HXTs)、质体葡萄糖转运蛋白基因(Plastidic glucose transporters，pGlcTs)、液泡葡萄糖转运蛋白基因(Vacuolar glucose transporters，VGTs)、液泡膜单糖转运蛋白基因(Tonoplast monosaccharide transporters，TMTs)、肌醇转运蛋白基因(inositol transporters，INTs/ITRs)、糖醇转运蛋白基因(Polyol transporters，PLTs/PMTs)、SFPs(early response to dehydration 6
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like family,ERD6
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like)。
[0004]STPs单糖转运蛋白，是一类位于细胞膜的具备12跨膜结构的H+/糖同向转运膜蛋白，是单糖转运蛋白家族基因中目前功能鉴定较多的一类糖转运蛋白，具备广谱的底物糖吸收特性，如葡萄糖、戊糖、木糖、核糖、半乳糖、果糖、甘露糖等，在不同的组织/器官及不同胁迫条件下表达模式不同。对拟南芥、水稻中的多个STPs家族基因功能分析结果表明STPs在植物糖分运输、生长发育、胁迫抗性多个生理学过程中发挥重要作用，目前甘蔗中STPs单糖转运蛋白基因的功能还不清楚，研究甘蔗中STPs基因功能对阐明甘蔗体内糖分运输、积累机制及甘蔗品质遗传改良，对于采用基因工程培育高糖高产转基因甘蔗具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因及其应用，以探索甘蔗中STPs基因功能，为采用基因工程培育高糖高产转基因甘蔗提供理论基础。
[0006]本专利技术目的之一在于提供：一种甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因，全长cDNA的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0007]本专利技术目的之二在于提供：一种甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因编码的单糖转运蛋白STP7，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0008]本专利技术目的之三在于提供：一种权利要求1所述的甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因的克隆方法，包括以下步骤：
[0009](1)提取甘蔗总RNA及合成cDNA第一链；
[0010](2)设计ShSTP7全长扩增引物SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4，以甘蔗叶片cDNA为模板进行ShSTP7全长cDNA序列扩增，得到PCR产物，连接载体、转化和测序后，获得甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因。
[0011]本专利技术的目的之四在于提供：上述甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因或单糖转运蛋白STP7在培育高糖高产转基因甘蔗中的应用。
[0012]本专利技术的有益效果在于：
[0013](1)本专利技术从栽培种甘蔗ROC22植株叶片中分离出单糖转运蛋白基因并命名为“ShSTP7基因”。ShSTP7基因编码的蛋白质命名为“单糖转运蛋白STP7”。
[0014](2)甘蔗作为一种产糖作物，糖转运蛋白基因直接调控甘蔗糖分积累及品质形成。植物中糖转运蛋白基因家族中关于蔗糖转运蛋白基因功能研究较单糖转运蛋白基因功能深入，本专利技术对甘蔗STP单糖转运蛋白基因功能进行研究，可以为建立甘蔗糖转运模型及揭示甘蔗糖分积累机制奠定基础，为甘蔗产量和品质遗传改良提供新的基因资源，为阐明甘蔗体内STP单糖转运蛋白基因的功能及甘蔗遗传改良提供理论基础。
[0015](3)本专利技术的ShSTP7基因编码的蛋白质属于MFS超家族STP家族成员，为单糖转运蛋白，具备典型的12跨膜结构，含有MFS
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STP单糖转运蛋白保守结构域，ShSTP7基因与近源种割手密、高粱、玉米STP7高度同源，遗传进化树结果显示甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因与单子叶禾本科作物STP7亲缘关系较近，与双子叶植物拟南芥中STP7亲缘关系较远。
[0016](4)通过生物信息学分析结果表明：ShSTP7基因植物中单糖转运蛋白的不同亚细胞定位决定着它们的作用部位，已有研究表明植物中单糖转运蛋白定位于细胞膜、液泡膜、质体膜中分别负责质外体、液泡、质体中单糖的转运，在水稻原生质体细胞瞬时表达ShSTP7
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GFP融合蛋白表明ShSTP7为一种细胞膜定位单糖转运蛋白，可能参与吸收质外体空间中的单糖，与其它植物中报道的STPs定位结果一致。
[0017](5)本专利技术对栽培种甘蔗ROC22中的ShSTP7表达模式进行分析表明：ShSTP7基因同样主要在叶片中高表达，尤其是成熟叶片，表明甘蔗中单糖转运蛋白STP7主要在叶片糖分吸收及转运过程中发挥重要作用。
[0018](6)进一步研究结果显示高糖热带种甘蔗叶片和4
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24茎节中的STP7表达量低于低糖热带种，表明在甘蔗高糖品种幼嫩茎节中STP7高表达有利于糖分的快速利用，在叶片和蔗糖积累茎节中的低表达可能促进蔗糖积累。
附图说明
[0019]图1为甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因全长cDNA序列PCR扩增电泳图；
[0020]图2为甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因氨基酸序列同源性、跨膜结构及遗传进化树分析；A：物种间ShSTP7氨基酸序列同源性分析B：甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因跨膜结构分析C：甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因遗传进化树分析；SsSTP7：割手密Saccharum spontaneum(Sspon.002D0015220)；SbSTP7：高粱Sorghum bicolor(XP_002460212.1)；ZmSTP7：玉米Zea mays(NP_001141959.1)；PhSTP7：黍Panicum hal本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因，其特征在于，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.根据权利要求1所述的甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因编码的单糖转运蛋白STP7，其特征在于，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。3.根据权利要求1所述的甘蔗单糖转运蛋白ShSTP7基因的克隆方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提取甘蔗总RNA及合成cDN...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵婷婷，沈林波，王俊刚，张树珍，王文治，冯翠莲，冯小艳，杨本鹏，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院热带生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：