[发明专利]一种甘蔗糖转运蛋白ShSWEET2基因及其应用

说明书

本发明提供了一种甘蔗糖转运蛋白ShSWEET2基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。本发明还提供了该ShSWEET2基因编码的蛋白及该ShSWEET2基因的应用。本发明首次从甘蔗中克隆得到ShSWEET2基因，该基因具有糖转运蛋白的转运功能，能定位于细胞的细胞膜中，能提高植物抗冷胁迫能力，有利于甘蔗等植物在逆条件下生长，为揭示蔗糖转运机制对植物生长发育和品质改良的调节功能，为提高作物产量与改良品质的基因工程研究提供遗传学依据。

技术领域

本发明生物技术领域，涉及一种甘蔗糖转运蛋白ShSWEET2基因及其应用。

背景技术

甘蔗(Saccharum officinarum L.)属于禾本科、蜀黍族、甘蔗亚族、甘蔗属，一年生或多年生宿根草本植物，与玉米和高粱同源，原产于新几内亚或印度的热带、亚热带地区，甘蔗作为C4植物是将太阳能转化为化学能最有效的植物之一。甘蔗植株光饱和点高，二氧化碳固定能力强，光合速率高，光合强度大，生物量高，含糖量十分丰富同时也可以作为生物燃料。在过去30多年，由于甘蔗可作为一种优越的潜在替代性可再生能源得到全球的重视。碳分配是植物光合作用能量和物质分配的关键过程。一般情况下，C4植物光合作用和碳同化发生在叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞。光合源细胞将光合作用固定的碳转换成糖或糖的衍生物然后沿着韧皮部长距离运输到远端库细胞中并在库细胞中消耗和储存(Poorterand Villar,1997)。通常情况下活细胞消耗35％-40％的糖用于提供能量供细胞生长(HallandRao,1999)，包括细胞扩增、分裂、分化、养分吸收和维持的植物发育。有些作为细胞的代谢中间体，如单糖，氨基酸，有机酸等，多余的糖储存在液泡或者可再利用的多聚物上(如淀粉体)，或者构成生物结构物质(如纤维素，半纤维素和木质素)。

甘蔗的高能量转换能力使其成为一种前景很好的高产饲料作物；同时甘蔗制糖过程中产生的糖蜜更是优质的猪、牛等动物饲料，而蔗渣还可以作为造纸原料和食用菌栽培原料；甘蔗也是我国轻工业的重要原料，以蔗糖为原料和辅助材料的产品达56类2300多种(秦文信等，2006)；甘蔗中的果蔗以及甘蔗汁液也是上好的保健食品，甘蔗性凉，有清热、解酒、利尿、助脾健胃、滋养之效。甘蔗是高光效的C4植物，生物产量很高，在甘蔗高产地区平均每年每公顷甘蔗约可生产7000L酒精(Matsuoka et al.,2009)，远比其它作物高出1-17倍，如玉米(4000L/hm2)和甜高粱(3000L/hm2)(Teetor et al.,2011；Hill et al.,2006)。在享有“绿色能源之国”美誉的巴西，甘蔗年产出的酒精近一千万吨，利用酒精和汽油混合的汽车新能源，足够巴西国内三成的汽车完全使用。此外，利用甘蔗以及甘蔗的副产品，通过一定的技术手段，还可以进行发电从而造福人类，而且，在巴西，用甘蔗类原料进行发电已经超过水利发电的总和，成为了巴西的重要的能源来源。

目前，国内甘蔗的种植和管理仍存在诸多问题，改善甘蔗栽培和管理方式提升甘蔗生物产量还存在很大空间。同时，我国甘蔗种植面临的最大瓶颈是品种的单一化趋势严重，生产中迫切需要培育新的广适、高产、高糖性品种用于生产，由于甘蔗的染色体数量多、基因组结构复杂加之生产用种的遗传基础的狭窄，使得常规选育种所需时间长并且难以提高总糖含量，基因工程方法也只是改变了碳物质的分配，并没有整体上提高甘蔗糖含量，因此还远不能满足生产生活的需要(赵婷婷，2012)。研究甘蔗体内糖积累和分配机制，找出糖分积累过程中的关键控制点，然后加以改良是实现甘蔗高产、高糖一条重要的途径。将为提高甘蔗品质，实现甘蔗高产、高糖、和高抗的育种目标提供科学参考。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种甘蔗糖转运蛋白ShSWEET2及其编码基因和该基因的应用。本发明的另一个目的是提供甘蔗糖转运蛋白ShSWEET2基因的克隆方法以及所用到的引物对。

本发明的第一个方面是提供一种甘蔗糖转运蛋白ShSWEET2基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。