甘蔗DⅢ家族蔗糖磷酸合成酶基因及其植物表达载体制造技术

本发明专利技术涉及一种甘蔗DⅢ家族蔗糖磷酸合成酶基因及其植物表达载体。该基因SofSPSDⅢ是下列序列之一：1.序列表中的1的DNA序列；2.编码序列表中2的蛋白质序列。该基因编码的蛋白，是具有序列表中2的氨基酸残基序列，或者是将2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加且具有与2相同活性的衍生蛋白质。本发明专利技术的植物表达载体含有来自序列表中1的第60位核苷酸到第2954位核苷酸片段，插入到载体pBI121的组成型启动子CaMV35S后面，构成一个新植物表达载体，命名为pBI-SofSPSDⅢ。本发明专利技术的载体在转基因提高作物的蔗糖含量、产量或增强抗逆性方面具有很好的应用前景。

Sugarcane D III family sucrose phosphate synthase gene and plant expression vector thereof

The invention relates to a sugarcane D III family sucrose phosphate synthase gene and a plant expression vector thereof. The gene SofSPSD III is one of the following sequences: 1 of the DNA sequence in the 1. sequence table; 2. of the protein sequences in the coding sequence table 2. The gene encoding the protein with amino acid sequence 2 in the sequence table, or the amino acid sequence of 2 with one or several amino acid substitution, deletion or added with the same activity derived protein 2. The invention of the plant expression vector containing sequences from table 1 nucleotide sixtieth to 2954th nucleotide fragment inserted into the vector pBI121, constitutive promoter CaMV35S expression vector, to construct a new plant, named pBI-SofSPSD III. The carrier of the invention has a good application prospect in improving the sucrose content, the yield or the stress resistance of the crops by transgene.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种植物体内控制蔗糖合成的关键酶基因及其编码蛋白的序列，以及植物表达载体，属植物基因工程领域。
技术介绍
蔗糖磷酸合成酶(以下简称SPS)是高等植物体内控制蔗糖合成的关键酶，植物体内蔗糖的积累与SPS活性正相关，此外，SPS还参与植物的生长和产量形成，并在植物抗逆性，如抗寒、抗旱和耐盐过程中起重要作用。转SPS基因的研究在20世纪90年代初首先在番茄上进行，将玉米SPS基因导入番茄中，转基因番茄叶片中SPS活性增加了 6倍，叶片中淀粉含量减少而蔗糖含量增加。之后，在多种植物上进行了转SPS基因的研究。将玉米的SPS基因转入水稻中，转基因水稻的 SPS活性是未转基因水稻的3倍，使转基因水稻的株高明显比未转基因的高。转拟南芥SPS 基因的烟草茎内蔗糖含量增加，且由于节间增长和茎径增粗，转基因烟草的茎重明显增加。 转玉米SPS基因的马铃薯叶片中的SPS活性是对照植株的四倍，转基因植株地上部分和地下部分的干重也分别增加15%和20%，表明叶片中蔗糖的合成有助于促进植株的生长。导入玉米SPS基因的番茄植株叶片的SPS活性显著提高，叶片分配向蔗糖的碳同化物提高了 50%，转基因植株比对照的果实个数增加1.5倍，果实成熟提前，总干重提高32%。转玉米 SPS基因的烟草叶片中的SPS超量表达，使蔗糖合成和碳吸收能力提高，有助于整个植株的生长和发育，提高开花数目，故转基因烟草提前开花，并且开花数目比野生型的烟草多。转拟南芥A家族SPS基因(AtSPSA)的杨树的木质部纤维长度增加，叶片和茎组织细胞内蔗糖含量增加，春季叶片衰老减缓而萌芽提前。表明SPS基因参与调控白杨的发育过程。此外， 转SPS基因还能提高棉花品质。以上转基因研究表明，将SPS基因导入作物体内，是提高作物产量和品质、增强作物抗逆性的有效途径。甘蔗是高光合效率C4作物，它的蔗糖含量是所有植物中是最高的，表明其控制蔗糖合成的关键酶-SPS的作用效率也是非常高效的。用甘蔗SPS基因改良其它作物品种或通过改变甘蔗SPS表达调控途径进一步提高甘蔗蔗糖含量和产量具有重要意义。Langenkamper等对高等植物基因组和已知的SPS基因的全长序列和其保守序列进行生物信息学分析后把SPS基因分为A、B、C三个家族。但是，Castleden等之后还对小麦等单子叶植物的SPS基因进行研究后认为，双子叶植物中的SPS基因至少有A、B、C三个家族，而禾本科的单子叶植物中的SPS基因则可分为五个家族，分别为A、B、C、DIII和DIV。 且不同植物中SPS基因的数量不同，柑橘基因组中有三个SPS基因，分别属于A、B、C三个家族；拟南芥基因组中有四个SPS基因，其中两个属于A家族，另外两个分别属于B、C家族。 水稻基因组中有五个SPS基因，分别属于五个家族。而玉米基因组中至少有七个SPS基因， 其中A、C、DIII家族各有一个，而B、DIV家族各有两个。甘蔗属于禾本科的单子叶植物，所以甘蔗基因组中至少有5个分别属于5个不同家族的SPS基因。但是，目前甘蔗中只克隆了一个SPS基因的完整CDNA序列，且没有进一步研究并申请专利的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是研究一个新的甘蔗DIII家族蔗糖磷酸合成酶基因及其植物表达载体，使其得到开发应用。本专利技术所采取的技术方案是在对所有全长序列的植物SPS基因进行进化分析的基础上，比对植物DIII家族SPS基因的CDNA序列，并设计扩增SoSPSDIII基因核心片段的引物；提取甘蔗幼嫩叶片总RNA，并经反转录，用常规PCR法扩增SoSPSDIII基因核心片段；再通过RACE (Rapid Amplification ofcDNA ends, cDNA末端快速扩增)技术克隆到甘蔗蔗糖磷酸合成酶基因 (SofSPSDIII)的全长cDNA序列，总长3252bp ；经VectorNTI软件分析，该序列的ORF(Open Reading Frame，开放阅读框)为^92bp，编码964个氨基酸；起始密码子(ATG)位于转录起始位点后60bp处，终止密码子(TAA)后还有一段301bp的非编码序列，并带有真核生物典型的PolyA尾巴。以下是本专利技术所获得的甘蔗SofSPSDIII基因的全长cDNA序列tcaactctcccattccgtcccccgatctcgccggattctcctcctcgccggcggcggcg ^^ gcggg caacgacaactggatcaacagctacctcgacgccatcctagacgccggaaaggccgccatcggcggcgaccggccct ccctcctcctccgcgagcgcggccatttctcccccgcgcgctacttcgtcgaggaggtcatcaccggctacgacgag accgacctctacaagacatggctacgcgcgaacgccatgcggagcccgcaggagaggaacacgcggctcgagaacat gacgtggaggatctggaaccttgcaaggaagaagaaggagttcgagaaagaagaagcttgtcgtttgtcaaaacgcc agccagaaactgagaaaacacgagctgatgctactgcagatatgtctgaagatctctttgaaggtgaaaagggagaa gatgctggtgatccatctgttgcatatggggacagcaccacagggagctcacctaagacaagttcaattgacaagct atacatagtattgatcagtttacatggtctggtccgtggtgagaatatggagcttggccgagattcagatacgggtg gccaggtcaaatatgtggttgaacttgctaaagcactaagttcatctcctggagtttaccgggttgatctgctaaca agacaaatattagcaccaaattttgatcgtagttatggtgaacctgcagaattattggtttcaacaagtggtaaaaa ttctaaacaagaaaaaggagaaaatagtggcgcatatataattcggataccatttggtccaaaagataagtatctag ctaaagaacatctatggcctttcattcaagaatttgttgatggtgcactcagccatattgtgaggatgtcaaaagcc ataggtgaagaaactggccgcgggcatccagtatggccttctgtgattcatgggcattatgccagtgcaggaattgc tgctgctttactttctggagcacttaaccttcctatggcattcacaggacattttcttgggaaagataaattggaag ggcttctcaaacaagggagacaaactagggaacagataaatatgacatacaaaataatgtgccgaattgaggcagag gagctatctcttgacgcatctgagattgtcattgcaagcactaggcaagaaatagaagagcagtggaacttgtatga tg本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．甘蔗ＤＩＩＩ家族蔗糖磷酸合成酶基因ＳｏｆＳＰＳＤＩＩＩ，其特征在于它具有序列表中ＳＥＱＩＤＮＯ．１的ＤＮＡ序列，且它的编码区从第６０位核苷酸到２９５１位核苷酸；ＳｏｆＳＰＳＤＩＩＩ编码的蛋白，是具有序列表中ＳＥＱＩＤ　ＮＯ．２氨基酸残基序列的蛋白质，或者是将ＳＥＱＩＤ　ＮＯ．２的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加且具有与ＳＥＱＩＤ　ＮＯ．２的氨基酸残基序列相同活性的衍生蛋白质；本专利技术所获得的甘蔗ＳｏｆＳＰＳＤＩＩＩ基因的全长ｃＤＮＡ序列：ｔｃａａｃｔｃｔｃｃｃａｔｔｃｃｇｔｃｃｃｃｃｇａｔｃｔｃｇｃｃｇｇａｔｔｃｔｃｃｔｃｃｔｃｇｃｃｇｇｃｇｇｃｇｇｃｇｇｃｇｇｇｃａａｃｇａｃａａｃｔｇｇａｔｃａａｃａｇｃｔａｃｃｔｃｇａｃｇｃｃａｔｃｃｔａｇａｃｇｃｃｇｇａａａｇｇｃｃｇｃｃａｔｃｇｇｃｇｇｃｇａｃｃｇｇｃｃｃｔｃｃｃｔｃｃｔｃｃｔｃｃｇｃｇａｇｃｇｃｇｇｃｃａｔｔｔｃｔｃｃｃｃｃｇｃｇｃｇｃｔａｃｔｔｃｇｔｃｇａｇｇａｇｇｔｃａｔｃａｃｃｇｇｃｔａｃｇａｃｇａｇａｃｃｇａｃｃｔｃｔａｃａａｇａｃａｔｇｇｃｔａｃｇｃｇＩＩＦＥＤＰＥＨＳＳＡＹＣＬＡＦＲＶＶＮＰＮＨＬＰＰＬＫＥＬＲＫＬＭＲＩＱＳＬＲＣＮＡＬＹＮＨＳＡＴＲＬＳＶＶＰＩＨＡＳＲＳＱＡＬＲＹＬＣＩＲＷＧＩＥＶＰＮＶＡＶＬＶＧＥＳＧＤＳＤＹＥＥＬＬＧＧＬＨＲＴＶＩＬＫＧＥＦＮＴＰＡＮＲＩＨＴＶＲＲＹＰＬＱＤＶＶＰＬＤＳＳＮＩＴＧＶＥＧＹＴＴＤＤＬＫＳＡＬＱＱＭＧＩＬＴＱｃｇａａｃｇｃｃａｔｇｃｇｇａｇｃｃｃｇｃａｇｇａｇａｇｇａａｃａｃｇｃｇｇｃｔｃｇａｇａａｃａｔｇａｃｇｔｇｇａｇｇａｔｃｔｇｇａａｃｃｔｔｇｃａａｇｇａａｇａａｇａａｇｇａｇｔｔｃｇａｇａａａｇａａｇａａｇｃｔｔｇｔｃｇｔｔｔｇｔｃａａａａｃｇｃｃａｇｃｃａｇａａａｃｔｇａｇａａａａｃａｃｇａｇｃｔｇａｔｇｃｔａｃｔｇｃａｇａｔａｔｇｔｃｔｇａａｇａｔｃｔｃｔｔｔｇａａｇｇｔｇａａａａｇｇｇａｇａａｇａｔｇｃｔｇｇｔｇａｔｃｃａｔｃｔｇｔｔｇｃａｔａｔｇｇｇｇａｃａｇｃａｃｃａｃａｇｇｇａｇｃｔｃａｃｃｔａａｇａｃａａｇｔｔｃａａｔｔｇａｃａａｇｃｔａｔａｃａｔａｇｔａｔｔｇａｔｃａｇｔｔｔａｃａｔｇｇｔｃｔｇｇｔｃｃｇｔｇｇｔｇａｇａａｔａｔｇｇａｇｃｔｔｇｇｃｃｇａｇａｔｔｃａｇａｔａｃｇｇｇｔｇｇｃｃａｇｇｔｃａａａｔａｔｇｔｇｇｔｔｇａａｃｔｔｇｃｔａａａｇｃａｃｔａａｇｔｔｃａｔｃｔｃｃｔｇｇａｇｔｔｔａｃｃｇｇｇｔｔｇａｔｃｔｇｃｔａａｃａａｇａｃａａａｔａｔｔａｇｃａｃｃａａａｔｔｔｔｇａｔｃｇｔａｇｔｔａｔｇｇｔｇａａｃｃｔｇｃａｇａａｔｔａｔｔｇｇｔｔｔｃａａｃａａｇｔｇｇｔａａａａａｔｔｃｔａａａｃａａｇａａａａａｇｇａｇａａａａｔａｇｔｇｇｃｇｃａｔａｔａｔａａｔｔｃｇｇａｔａｃｃａｔｔｔｇｇｔｃｃａａａａｇａｔａａｇｔａｔｃｔａｇｃｔａａａｇａａｃａｔｃｔａｔｇｇｃｃｔｔｔｃａｔｔｃａａｇａａｔｔｔｇｔｔｇａｔｇｇｔｇｃａｃｔｃａｇｃｃａｔａｔｔｇｔｇａｇｇａｔｇｔｃａａａａｇｃｃａｔａｇｇｔｇａａｇａａａｃｔｇｇｃｃｇｃｇｇｇｃａｔｃｃａｇｔａｔｇｇｃｃｔｔｃｔｇｔｇａｔｔｃａｔｇｇｇｃａｔｔａｔｇｃｃａｇｔｇｃａｇｇａａｔｔｇｃｔｇｃｔｇｃｔｔｔａｃｔｔｔｃｔｇｇａｇｃａｃｔｔａａｃｃｔｔｃｃｔａｔｇｇｃａｔｔｃａｃａｇｇａｃａｔｔｔｔｃｔｔｇｇｇａａａｇａｔａａａｔｔｇｇａａｇｇｇｃｔｔｃｔｃａａａｃａａｇｇｇａｇａｃａａａｃｔａｇｇｇａａｃａｇａｔａａａｔａｔｇａｃａｔａｃａａａａｔａａｔｇｔｇｃｃｇａａｔｔｇａｇｇｃａｇａｇｇａｇｃｔａｔｃｔｃｔｔｇａｃｇｃａｔｃｔｇａｇａｔｔｇｔｃａｔｔｇｃａａｇｃａｃｔａｇｇｃａａｇａａａｔａｇａａｇａｇｃａｇｔｇｇａａｃｔｔｇｔａｔｇａｔｇｇｔｔｔｔｇａｇｇｔｔａｔａｃｔｔｇｃａａｇｇａａｇｃｔｃｃｇａｇｃａａｇａｇｔｔａａａｃｇｔｇｇｔｇｃｔａａｔｔｇｔｔａｔｇｇｔｃｇｔｔｔｔａｔｇｃｃｔｃｇｔａｔｇｇｔｔａｔａａｔｔｃｃｔｃｃｔｇｇａｇｔｔｇａａｔｔｔｇｇｔｃａｃａｔｔａｔｔｃａｃｇａｔｔｔｔｇａｔａｔｇｇａｃｇｇｔｇａａｇａａｇａｇａａｔｃｃａｔｃｃｃｃｇｇｃａｔｃｔｇａｇｇａｔｃｃａｃｃｔａｔｔｔｇｇｔｃｔｃａｇａｔａａｔｇｃｇｃｔｔｃｔｔｔａｃａａａｔｃｃｔａｇｇａａｇｃｃｔａｔｇａｔｔｃｔａｇｃｔｇｔｔｇｃｔｃｇｃｃｃｔｔａｔｃｃｔｇａｇａａｇａａｔａｔｔａｃｔａｃｇｃｔｔｇｔａａａａｇｃａｔｔｔｇｇｔｇａａｔｇｔｃｇｇｃｃａｃｔａａｇｇｇａｇｃｔｔｇｃａａａｃｃｔｔａｃａｔｔｇａｔａａｔｇｇｇｔａａｃｃｇｔｇａａｇｃｔａｔａｔｃｔａａｇａｔｇｃａｃａａｔａｔｇａｇｔｇｃｔｇｃｔｇｔｃｔｔ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方锋学，黄东亮，廖青，刘助生，游建华，唐红琴，李双喜，莫磊兴，刘丽敏，黎涛，李杨瑞，
申请(专利权)人：广西壮族自治区甘蔗研究所，
类型：发明
国别省市：45