[发明专利]甘蔗蔗糖转运蛋白SoERD6基因及其编码蛋白序列

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，涉及一种甘蔗蔗糖转运蛋白SoERD6基因及其编码蛋白序列。

背景技术

蔗糖转运蛋白(sucrose transporters或sucrose carrier,SUT或SUC)主要功能是负责植物光合产物蔗糖的跨膜运输，在韧皮部介导的源－库蔗糖运输和库器官的蔗糖供给中起着关键作用。植物SUT属于MFS(major facilitator superfamily)超家族下的蔗糖转运蛋白家族的一个中等规模的亚家族。在干旱胁迫下，能诱导植物一些基因的表达,以减轻由胁迫造成对植物的伤害。依据基因做出响应的时间,可以分为ERD(early responsive to dehydration)基因和RD(responsive to dehydration)基因。ERD基因是一些对干旱、低温等胁迫信号快速应答的基因，其中ERD6编码的蛋白具有12个跨膜区,且有一个亲水中心,属于蔗糖转运蛋白。

在植物的整个生命过程中，糖类物质作为营养成分以及信号物质发挥着重要的作用。SUT与蔗糖的运输和碳分配密切相关，其活性大小直接影响植物的生长与发育，甚至影响农作物的产量。而蔗糖从源到库的运输过程中，至少需要5种蔗糖转运蛋白作用：第1种SUT可能是易化蛋白，负责将蔗糖从叶肉细胞释放到细胞壁中。第2种SUT的功能是将蔗糖装载进韧皮部。第3种SUT在蔗糖运输途径中负责将渗透出韧皮部的蔗糖重新吸收进韧皮部,如茎中的蔗糖转运蛋白。第4种是存在于库组织中的SUT,韧皮部卸出的蔗糖可以通过这种蔗糖转运蛋白介导的跨膜运输或通过胞间连丝进行。Walker等推测参与韧皮部卸出的蔗糖外流运输蛋白具有易化蛋白或质子反向转运蛋白的功能。第5种是在库细胞的液泡中含有用于吸收蔗糖的H+/蔗糖反向转运蛋白和用于释放蔗糖的单向转运蛋白。

自从1992年Riesmeier等从菠菜中克隆到第1个植物SUT基因以来,相继从20多种植物中得到52个SUT基因。如水稻中已克隆到5个、拟南芥中9个、玉米中6个、大麦中2个SUT等。Sauer等根据系统进化分析法将9个拟南芥蔗糖转运蛋白家族成员分为SUT1、SUT2和SUT4三个亚族。AtSUC1基因主要在花粉、表皮毛及根中表达，为花粉管的伸长和根尖细胞的快速分裂提供蔗糖。AtSUC2基因在成熟叶片的收集韧皮部和运输韧皮部中均有表达，在收集韧皮部中主要负责韧皮部的蔗糖装载，而在运输韧皮部中的作用还尚不清楚。AtSUC4在源叶小叶脉的伴胞中表达，主要功能是负责蔗糖的韧皮部装载。Endler研究发现，AtSUC4在叶肉细胞的液泡膜上也有表达，参与拟南芥叶肉细胞中蔗糖的液泡贮藏。AtSUC4蛋白属于低亲和高转运能力载体，与高亲和低转运能力的SUT1亚族载体相比，SUT4亚族载体的Km值大约是SUT1亚族的10倍甚至更高，因此Weise推测，SUT4在韧皮部装载过程中可能起着更为重要的作用。

甘蔗是重要的糖料和能源植物，蔗糖运输及其在蔗茎中的积累过程十分复杂，而蔗糖在源叶中合成到库组织储存的过程需要蔗糖转运蛋白的参与，因此对甘蔗SUT功能进行研究，对揭示SUT在甘蔗蔗糖的运输和在蔗茎中蔗糖积累的机理将会起到重要作用。目前，已经从甘蔗中克隆到蔗糖转运蛋白基因ShSUT1、ShSUT1A和ShSUT4，并对其功能进行初步研究。ShSUT1主要在成熟叶片和茎节间表达，定位于叶片和茎的维管束外围细胞中，可能具有将蔗糖转运到质外体和将遗漏在质外体的蔗糖重新转入共质体的功能。ShSUT4在叶片中的表达最强，在根部的表达最弱。研究发现ShSUT4的表达量与甘蔗糖分的积累量呈正相关。然而还没有甘蔗蔗糖转运蛋白在甘蔗抗逆胁迫中应用的研究报道。本发明从受干旱胁迫处理的甘蔗心叶中克隆到一个SoERD6，属于蔗糖转录蛋白基因，该基因可能与甘蔗的抗逆性有关，具体功能还需要进一步的研究。

发明内容

本发明的目的是：为进一步研究甘蔗蔗糖转运蛋白SoERD6基因在甘蔗蔗糖运输和在蔗茎中积累功能及应用SoERD6基因改良甘蔗品种，提供一种甘蔗蔗糖转运蛋白SoERD6基因及其编码蛋白序列。

本发明所采取的技术方案如下：