[发明专利]利用氢离子焦磷酸化酶提高产量及改良淀粉性质的方法

说明书

本发明涉及利用氢离子焦磷酸化酶提高产量及改良淀粉性质的方法。揭示了来自薯类植物的氢离子焦磷酸化酶(AVP1)具有提高薯类植物的产量、改良薯类植物的块根中的淀粉的性质的作用。本发明可应用于薯类植物的品种改良。

技术领域

本发明涉及植物生物学领域，更具体地，本发明涉及利用氢离子焦磷酸化酶提高产量及改良淀粉性质的方法。

背景技术

以甘薯为代表的薯类作物，具有超高的光、热、水资源利用效率和单位面积生物量、淀粉含量高、适合种植于干旱瘠薄土地而不与粮食争地等特性，是目前最有开发前景的能源作物。

甘薯属旋花科，甘薯属，甘薯种，为蔓生性草本植物。甘薯植株可分为根、茎、叶、花、果实、种子等部分。甘薯是一种重要的粮食作物，也是食品加工业的重要原料，营养价值丰富。因此，甘薯品种优化以及培植、再生技术的研究具有重要的意义。与甘薯一样具有块根结构的植物还有：马铃薯，木薯等。

中国是世界上甘薯生产面积最大的国家，中国甘薯主要分布在北方、黄淮、长江和南方四大薯区的20多个省份。甘薯是中国重要的粮食、饲料和工业原料，在我国粮食作物中，仅次于水稻、小麦和玉米，居第四位。但不同省区甘薯单产差别很大。造成甘薯单产差距悬殊的原因主要有品种、栽培技术、病虫害、肥力水平、土壤条件、环境条件等。其它薯类植物，如马铃薯、木薯，在中国也有大量种植。

淀粉是由许多葡萄糖分子缩合而成的多糖，有直链和支链两种。直链淀粉由α-1，4糖苷键连接的葡萄糖分子组成，呈线状链；支链淀粉在分支处有α-1，6糖苷键连接，其直链部分也是α-1，4连接。一般的淀粉为直链及支链淀粉的混合物，直链淀粉和支链淀粉在淀粉中所占的比例随植物的种类而异，在多数含有淀粉的植物中，通常含有20～30％直链淀粉、70～80％支链淀粉。在哺乳动物的消化道中，淀粉经淀粉酶、麦芽糖酶等作用，水解为葡萄糖，被吸收利用。粮食作物食用品质的优劣在很大程度上与作物中淀粉的组成，即直链淀粉与支链淀粉的比例有关。目前，以植物块根(如薯类植物块根)为原料的淀粉加工业处于发展阶段，但各种产品的加工对原材料的淀粉品质(如直链淀粉和支链淀粉的含量比例)提出了多样化的需求。依靠传统育种来改变淀粉品质，耗时长，需要大量人力物力，难以满足淀粉加工业的急切需求。

本领域人员已经尝试通过调节淀粉合成的主要基因来调节植物中淀粉的组成和含量，然而与淀粉合成相关的蛋白有许许多多，找到真正有用的基因仍有难度。

为了提高薯类植物的生产产量，提高种植效率，改善种质，本领域有必要从分子生物学水平上研究薯类植物中的优良基因，从而为该类植物的品种改良提供新的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供利用氢离子焦磷酸化酶提高产量及改良淀粉性质的方法。

在本发明的第一方面，提供一种氢离子焦磷酸化酶(AVP1)的用途，用于：提高薯类植物的产量；或改良薯类植物的块根中的淀粉的性质。

在一个优选例中，所述的提高薯类植物的产量包括：提高薯类植物块根的重量。

在另一优选例中，所述的改良薯类植物的块根中的淀粉的性质包括：

提高薯类植物的块根中的淀粉含量；

提高薯类植物的块根中的可溶性糖的含量；

提高薯类植物的块根中的直链淀粉含量；

使薯类植物的块根中的淀粉的糊化过程的起始和结束阶段提前；

增大薯类植物的块根中的淀粉粒的粒度。

在另一优选例中，所述的可溶性糖包括：葡萄糖、果糖、蔗糖。

在另一优选例中，所述的氢离子焦磷酸化酶是：

(a)如SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的蛋白；或