一种玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a及其应用制造技术

本发明专利技术提出了一种玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a及其应用，属于生物工程技术领域。其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述SWEET15a基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。将本发明专利技术所述的基因ZmSWEET15a转化到拟南芥中并进行功能验证，以野生型拟南芥为对照，获得的过表达拟南芥植株叶片蔗糖含量显著降低。表明ZmSWEET15a基因是编码糖转运蛋白的功能结构基因，具有外排可溶性糖的功能，其结果丰富了糖输出在调节玉米品种发育中的作用的知识，给玉米及其它作物的糖运输和碳水化合物分配提供了新的见解。物分配提供了新的见解。物分配提供了新的见解。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a及其应用


[0001]本专利技术涉及生物工程
，具体涉及一种玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a及其应用。

技术介绍

[0002]植物光合作用产生的糖类物质有助于碳骨架的形成。许多细胞化合物、渗透剂、运输分子及信号的物质交融都可起到瞬态储能的作用。其次，光合作用过程会产生大量的有机碳，这些碳随后会运输到各种异养的汇器官(如种子、根和果实)，可以促进其生长和发育。糖在源
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库系统之间的有效分配是由糖转运体控制的，而糖转运体的发育和源组织的正反馈对于维持植物不同部分之间的平衡至关重要。
[0003]果实的可溶性糖积累由合成、降解、转运以及贮存等过程共同决定，转运是较为关键的一个环节。果实的可溶性糖来自于叶片的光合作用合成，通过维管束韧皮部运输到果实参与代谢和贮存。在叶片中，光合作用合成的蔗糖需要装载到韧皮部伴胞，才能进入筛管中长距离运输。在此过程中，蔗糖的韧皮部装载消耗能量主动跨膜运输蔗糖，需要特定的蔗糖载体蛋白参与。在果实中，蔗糖跨细胞膜进入果实细胞，也是跨膜的主动运输过程。此外，可溶性糖在胞质中，需要跨液泡膜进入液泡中贮存，也需要输出液泡到胞质中参与代谢，都依赖特定的糖载体蛋白参与。因此，负责可溶性糖跨膜转运的载体蛋白对糖在源和库组织之间运输发挥着重要的作用。
[0004]植物的糖转运机制离不开糖转运蛋白的调控。越来越多的研究结果表明糖转运蛋白SWEET广泛参与了植物的细胞分化、生长发育、形态建成以及生物和非生物胁迫应答反应的各个生命过程。目前已经在拟南芥、大豆、小麦、水稻等植物中克隆出SWEET基因，玉米中的SWEET基因也有报道，如ZmSWEET4c等。ZmSWEET4c可将糖分运输至基底胚乳转移层(Basal Endosperm Transfer Layer,BETL)，并引起BETL的膜面积增加,进而增强ZmSWEET4c的转运,导致糖运输进胚乳的能力增强,籽粒糖积累增加。但目前还没有玉米的其他糖转运蛋白参与玉米光合产物的源库转运和糖转运形成的报道。
[0005]专利CN1089481688公开了一种玉米籽粒大小基因ZmSWEET1b及应用，属于玉米遗传育种。糖转运蛋白ZmSWEET1b，其氨基酸序列如SEQ ID NO:3所述。实验结果表明，玉米ZmSWEET1b基因是影响玉米籽粒大小的基因，合理利用ZmSWEET1b基因可以提高玉米产量，进行高产稳产育种。但本专利技术基因对于调控玉米等植物的碳水化合物没有明显作用。
[0006]专利CN110818785A公开了玉米蔗糖转运蛋白ZmSUT3J及其编码基因和应用，属于植物生物工程
玉米蔗糖转运蛋白ZmSUT3J有氨基酸序列如SEQ ID No.2所述，所述玉米蔗糖转运蛋白ZmSUT3J基因在培育耐逆植物和提高植物产量中的应用，所述植物为拟南芥和玉米。本专利技术提供的蛋白及其编码基因对于培育耐逆性好的玉米及其他植物新品种具有重要实用价值，但对于调控玉米等植物碳水化合物没有明显的作用。
[0007]不断开发新的糖转运蛋白，对进一步了解植物糖转运活动机制具有深远意义，也能够为分子水平提高作物品质能提供更多遗传资源信息。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提出一种玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a及其在影响叶片糖分外排中的应用。
[0009]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0010]本专利技术提供一种玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0011]本专利技术进一步保护上述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因在调控玉米碳水化合物中的应用。
[0012]本专利技术进一步保护上述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因在玉米种质资源改良中的应用。
[0013]本专利技术进一步保护上述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因在制备转基因玉米中的应用。
[0014]本专利技术进一步保护上述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因的编码蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0015]本专利技术进一步保护含有上述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因的生物材料，其特征在于，所述生物材料为表达盒、载体、工程菌或细胞。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述载体为pCAMBIA3301载体，所述pCAMBIA3301载体的多克隆位点区域依次连接有35S启动子、上述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因和终止子。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述细胞为宿主细胞，所述宿主细胞含有上述的载体，和/或其基因组中整合有外源的上述的ZmSWEET15a基因的正向或反向序列。
[0018]本专利技术进一步保护一种培育转基因植物的方法，将上述的玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因导入到目标植物的细胞、组织和器官中，使其过量表达。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述目标植物为玉米、水稻、小麦或拟南芥。
[0020]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种影响玉米叶片糖分外排的ZmSWEET15a基因及其应用，将本专利技术所述的基因ZmSWEET15a转化到拟南芥中并进行功能验证，以野生型拟南芥为对照，获得的过表达拟南芥植株叶片蔗糖含量显著降低。表明ZmSWEET15a基因是编码糖转运蛋白的功能结构基因，具有外排可溶性糖的功能，其结果丰富了糖输出在调节玉米品种发育中的作用的知识，给玉米及其它作物的糖运输和碳水化合物分配提供了新的见解，该基因通过调控碳水化合物的分配过程，为今后玉米等作物碳水化合物分配的改良提供了新的遗传资源。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为ZmSWEET15a基因凝胶电泳检测结果图；
[0023]图2为本专利技术所克隆的ZmSWEET15a基因在玉米不同组织中的表达模式分析图；
[0024]图3为ZmSWEET15a跨膜结构预测结果图；
[0025]图4为ZmSWEET15a蛋白质二级结构预测结果图；
[0026]图5为ZmSWEET15a氨基酸亚细胞定位预测结果图；
[0027]图6为转化拟南芥bar基因的检测结果图；
[0028]图7为过表达ZmSWEET15a基因拟南芥叶片可溶性糖含量的检测结果图。
具体实施方式
[0029]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例所用方法如无特别说明均为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因，其特征在于，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.如权利要求1所述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因在调控玉米碳水化合物中的应用。3.如权利要求1所述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因在玉米种质资源改良中的应用。4.如权利要求1所述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因在制备转基因玉米中的应用。5.一种如权利要求1所述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因的编码蛋白，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。6.含有权利要求1所述玉米糖转运蛋白ZmSWEET15a基因的生物材料，其特征在于，所述生物材料为表达盒、载体、工程菌或细胞。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：关淑艳，刘梦彤，马义勇，刘思言，曲静，王丕武，姚丹，张卓，宋阳，刘慧婧，蒋振忠，焦鹏，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：