[发明专利]TST1基因在增强马铃薯低温糖化抗性中的应用

说明书

本发明提供了TST1基因在增强马铃薯低温糖化抗性中的用途。马铃薯TST1基因CDS序列包含2214bp核苷酸。通过沉默TST1能显著降低马铃薯块茎低温贮藏后的还原糖的累积，提高块茎炸片品质，并且有效降低有害物质丙烯酰胺的含量，说明抑制TST1的马铃薯块茎在抗低温糖化方面效果极其显著，是一个在马铃薯抗低温糖化应用上的功能基因。

技术领域

本发明属于马铃薯分子育种领域，具体涉及TST1基因在增强马铃薯低温糖化抗性中的应用。

背景技术

马铃薯是世界继水稻，小麦，玉米后的第四大粮食作物。是我国极为重要的粮菜兼用作物，我国马铃薯种植面积和产量均居世界第一，约占四分之一。马铃薯在保障世界和我国粮食安全中具有十分重要的作用。

马铃薯收获后的块茎为了延长货架期，减少贮藏过程中的发芽，病害和水分流失导致的品质下降。通常将马铃薯块茎在低温下贮藏，但是低温会刺激块茎淀粉分解，导致还原糖在块茎中积累，称为低温糖化。低温糖化是马铃薯加工业中长期存在的关键问题。低温糖化后的马铃薯块茎在高温油炸加工过程中下，还原糖会与游离氨基酸(主要是天冬酰胺)发生非酶促美拉德反应，使得油炸加工品如炸薯条和薯片变黑变苦，并伴随从而产生具有潜在致癌性的丙烯酰胺，严重限制马铃薯的加工品质。然而，目前有关增强马铃薯低温糖化抗性方法的研究仍有待加强。

在植物中，液泡是可溶性糖累积的主要亚细胞器。而可溶性糖运载至液泡需要一类糖转运蛋白的介导。目前植物中已经鉴定出多类糖转运蛋白，如液泡膜糖转运蛋白(TSTs)，液泡葡萄糖转运蛋白(VGTs)，SUC4型蔗糖转运蛋白和三个SWEET蛋白家族成员AtSWEET2、AtSWEET16和AtWEET17。在这些糖转运蛋白中，据报道只有TST类的糖转运蛋白在库器官中起作用。马铃薯低温糖化过程中，淀粉的降解产物在细胞质中合成蔗糖，蔗糖进一步由糖转运蛋白转运至液泡中，并且在液泡酸性转化酶的作用下分解为还原性的葡萄糖和果糖，从而导致低温糖化的发生。但是目前在马铃薯中关于通过抑制蔗糖由细胞质向液泡中的转运而抑制低温糖化还未见报道，因此鉴定低温糖化过程中参与蔗糖转运调控的液泡膜糖转运蛋白，并明确其对低温糖化的影响兼具很强的生物学和经济意义。

基于此，发明人采用序列比对结合荧光定量分析筛选到马铃薯块茎低温贮藏过程中高表达的液泡膜糖转运蛋白TST1。

RNA干扰(RNAi)指小的双链RNA通过刺激互补靶mRNA的特异性降解来抑制靶基因的表达，引起表型的变化，进而根据表型变异研究目标基因的功能。与基因敲除的方法相比，RNAi能抑制当代植物的基因表达，从而实现对目标基因进行沉默和功能分析，已广泛应用于马铃薯、烟草和番茄等的研究。

因而，发明人在马铃薯中利用RNAi技术沉默TST1,以研究TST1基因沉默对马铃薯生长发育有无影响以及经过沉默后马铃薯块茎的低温糖化抗性。结果，发明人惊奇地发现，沉默植株没有发育表型，表明TST1基因沉默后对植物生长发育等基本过程没有太大影响，适合育种。进一步，发明人通过一系列方法研究发现，TST1沉默的块茎低温贮藏后，累积的还原性的含量极显著降低，油炸加工品质明显改善，并且丙烯酰胺的含量显著降低，证明沉默TST1能增强马铃薯块茎低温糖化抗性。

发明内容

本发明要解决的关键技术问题在于TST1基因在增强马铃薯低温糖化抗性中的应用。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

1.马铃薯TST1基因，CDS序列如序列表SEQ ID No.1所示，包含2214bp核苷酸。干涉TST1所用序列如序列表SEQ ID No.2所示。