[发明专利]一种甘蔗己糖激酶ShHXK8基因及其克隆方法和应用

说明书

本发明提供了一种甘蔗己糖激酶ShHXK8基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。本发明还提供了该ShHXK8基因编码的蛋白质及该基因的克隆方法和应用。本发明首次从甘蔗中克隆得到己糖激酶ShHXK8基因全长cDNA序列，通过亚细胞定位分析表明该基因定位于细胞质，是一种胞质己糖激酶基因。ShHXK8在胞质中可能以糖酵解的方式参与己糖代谢，且在甘蔗成熟叶片和幼嫩茎节糖代谢途径中发挥重要作用，在高糖品种幼嫩茎节中高表达有利于糖分的快速利用，在成熟茎节中的低表达促进蔗糖积累，为进一步解释甘蔗中糖代谢调控机理提供一定的研究基础。

技术领域

本发明生物技术领域，涉及一种甘蔗己糖激酶ShHXK8基因及其克隆方法和应用。

背景技术

甘蔗是重要的糖料及能源经济作物，其茎秆中储存大量蔗糖和纤维素，可用于生产糖和酒精。蔗糖是甘蔗光合作用产物和韧皮部运输的主要形式，且在茎秆薄壁细胞中大量积累。甘蔗中糖代谢及分配决定其产量和品质。蔗糖可以被蔗糖合成酶或转化酶分解成己糖，己糖进入糖酵解途径，为植物体生理活动提供能量和中间代谢产物，蔗糖与己糖间的分配调控甘蔗中蔗糖积累。己糖必须经过磷酸化才能进入糖代谢途径。葡萄糖必须被磷酸化成葡萄糖-6-磷酸才能被利用，萄糖-6-磷酸可以生成果糖-6-磷酸进入糖酵解、呼吸作用、糖异生等途径，还可以生成葡萄糖-1-磷酸、UDP-葡萄糖和ADP-葡萄糖，用于合成其它糖类物质。UDP-葡萄糖与果糖-6-磷酸用于合成蔗糖，与萄糖-6-磷酸用于合成海藻糖。

己糖激酶是催化己糖磷酸化的酶，根据底物特异性进行分类发现植物中存在两种己糖激酶，分别命名为己糖激酶(Hexokinase，HXKs)和果糖激酶(Fructokinase，FRKs)。果糖激酶特异磷酸化果糖，而己糖激酶可以磷酸化葡萄糖、果糖、甘露糖、葡糖胺。特异性磷酸化葡萄糖的己糖激酶命名为葡糖激酶，然而在植物中没发现葡萄糖激酶。因此在植物中葡萄糖被己糖激酶磷酸化，果糖可以被己糖激酶和果糖激酶磷酸化。植物体中己糖激酶和果糖激酶是有机物代谢起始的关键酶，催化不可逆反应，在植物糖代谢中起重要调节作用。马铃薯StFRK是植物中分离的第一个果糖激酶基因，并从拟南芥中分离出第一个己糖激酶基因AtHXK1。随后在不同植物中分离出HXK和FRK家族基因，番茄中分别发现4个HXK和4个FRK基因，拟南芥中发现3个HXK和3个HXL基因，水稻中发现10个HXK基因，进一步对这些基因功能进行研究，结果表明己糖激酶是一种双重功能的酶，不仅催化己糖磷酸化，而且参与糖感应和信号传导过程，在感应葡萄糖信号、调节光合基因表达、影响呼吸作用、氧胁迫、病原菌抗性等植物生长发育过程中起重要调节作用。

植物中目前鉴定出的己糖激酶HXK多与线粒体活动密切相关，定位于线粒体膜，如AtHXK1和AtHXK2，OsHXK2,3,5,6,9等；也有的HXK定位于质体，如拟南芥AtHXK3、水稻OsHXK4，AtHXK1、OsHXK5、OsHXK6同时也定位于细胞核中，可能调控基因表达，另外还鉴定出一类定位于细胞质的己糖激酶如OsHXK7、SbHXK8。目前甘蔗中还没有HXK基因相关功能研究报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甘蔗己糖激酶ShHXK8基因，对其生物信息学进行分析，并进一步分析其在甘蔗不同组织中的表达模式以及其编码蛋白的亚细胞定位分析，为进一步解释甘蔗中糖代谢调控机理提供一定的研究基础

本发明的第一个方面是提供一种甘蔗己糖激酶ShHXK8基因，其核苷酸序列如SEQID NO:1所示。

本发明的第二个方面是提供一种蛋白质，其为本发明第一个方面所述的甘蔗己糖激酶ShHXK8基因编码的蛋白质。