[发明专利]甘蔗中蔗糖含量的调节和控制

说明书

本发明涉及甘蔗中蔗糖含量的调节和控制。

在甘蔗茎中积累的蔗糖的量是各竞争代谢途径之间的衰退强度(sinkstrength)和碳分布的函数(Whittaker和Botha，1997)。这些途径之一是呼吸通量(respiratory flux)。

国际识别代码为EC 2.7.1.90的依赖于焦磷酸盐的果糖磷酸激酶(PFP)催化果糖-6-磷酸(F6P)和焦磷酸盐(PPi)向果糖1，6-二磷酸(Fru-1，6-P2)和无机磷酸盐(Pi)的可逆转化(Camal和Black，1979)。PPi和F6P的水平可潜在地控制糖酵解的速率即呼吸通量(Plaxtom，1996和其中的参考文献)。此外，PFP与衰退组织(sink tissue)相关并且在衰退强度的测定中起作用(Fdwards和ap Rees，1986；Botha等人1992；Black等人1995)。与参与植物代谢的大多数其它酶类似，在甘蔗中PFP的活性似乎部分受PFP蛋白质表达的控制(Whittaker和Botha，1999)。但是，这不能证明植物中PFP活性没有改变植物中蔗糖的含量。再者，以前的研究已经证明转基因土豆和烟草植物中PFP的降低没有导致产生与对照植物不同的表型特征(Hajirezaei等人1994；Sonnewald等人1995)。

本发明的目的之一是调节和控制糖贮藏植物例如甘蔗中蔗糖的含量。

已经发现通过调节植物中PFP酶的活性可以调节和控制糖贮藏植物中蔗糖的含量。

已经发现通过降低PEP酶的亚单位之一的浓度可以下调该酶从而提高植物蔗糖含量。

在本发明的一个优选的实施方案中，通过导入附图1所述的核苷酸序列非翻译型或反义型、与附图1的核苷酸序列互补的核苷酸序列、附图1的核苷酸序列的变异体、附图1的核苷酸序列的一部分或与附图1的核苷酸序列在严格杂交条件下杂交的核苷酸序列而下调PFP酶活性。

利用植物表达载体例如pUSPc510或pASPc510，可以将非翻译或反义核苷酸序列导入到该植物。

根据本发明，一种分离的核苷酸序列包括

(i)如附图1列出的核苷酸序列；

(ii)与(i)的核苷酸序列互补的核苷酸序列；

(iii)(i)的核苷酸序列的变异体

(iv)(i)的核苷酸序列的一部分；或

(v)在严格杂交条件下与(i)的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。

该核苷酸序列是附图2所述的核苷酸序列。

该核苷酸序列可以是反义定向。

根据本发明的另一个方面，基因构建体包括启动子和如本文定义的有义定向的核苷酸序列，该基因构建体缺少核苷酸序列的上游的翻译起始密码子或具有紧接起始密码子下游的框内终止密码子。

该具有构建体可以包括两个启动子。

所述启动子选自于CaMV35S和玉米多遍在蛋白(poyubiquitin)(UBI)启动子。

根据本发明的另一个方面，基因构建体包括一个启动子和反义定向的本文定义的核苷酸序列。

该基因构建体可以分别是植物表达载体pUSPc510或pASPc510。

根据本发明的另一个方面，转化的植物细胞包括本发明的基因构建体。

根据本发明的另一个方面，提供了含有或来源于转化的植物细胞的转基因植物或植物部分。

转基因植物部分可以是愈伤组织。

转化的植物细胞或转基因植物或植物部分的特征在于较低水平的PFP β蛋白质。

转化的甘蔗细胞或转基因植物或植物部分的特征在于较低水平的PEP活性。

转化的植物细胞或转基因植物或植物部分的特征在于较高水平的蔗糖。

根据本发明的另一个方面，调节或处理植物细胞中活性PFP水平的方法包括用至少一个本发明的基因构建体转化植物细胞的步骤。

根据本发明的另一个方面，维持或增加甘蔗组织中蔗糖水平的方法包括用至少一个本发明的基因构建体转化植物组织细胞的步骤。

根据本发明的另一个方面，处理糖储存植物的植物细胞中蔗糖代谢的方法包括用本发明的各个基因构建体共转化细胞的步骤。

该方法涉及含有储存的糖的糖储存植物或糖储存植物部分的蔗糖代谢的改变。

该植物可以是甘蔗。

仅作为实例，现在参照附图详细描述本发明，其中：

附图1是含有在植物表达载体pUSPc 510和pASPc 510的构建中使用的甘蔗PFP-p基因的3’末端的克隆PFP#5的1170碱基对(bp)cDNA片段的核苷酸序列；