维管组织特异表达蔗糖转运蛋白基因SUT对甘薯淀粉合成的影响

本研究根据高等植物中蔗糖与淀粉相互转化的关系，以及蔗糖转运的特点，利用基因工程手段选择蔗糖转运蛋白基因SUT作为研究对象，通过维管组织特异启动子调控其在甘薯中表达，从而达到调节甘薯内源蔗糖水平及库源分配，促进甘薯淀粉的合成与积累，选育高淀粉品种的目的。.本研究将为认识甘薯中蔗糖与淀粉相互转换的分子机制奠定理论基础。本研究筛选的维管特异启动子可应用于甘薯基因功能分析和转基因研究领域；在本研究获得的甘薯材料基础上还可进一步选育出高淀粉的甘薯品种，为我国利用甘薯生产燃料乙醇，开发可再生能源提供更好的原料。

本课题根据高等植物中蔗糖与淀粉相互转化的关系，以及蔗糖转运的特点，利用基因工程手段选择蔗糖转运蛋白基因SUT作为研究对象，通过维管组织特异启动子调控其在甘薯中表达，以期实现调节甘薯内源蔗糖水平及库源分配，促进甘薯淀粉的合成与积累，选育高淀粉品种的目的。.具体而言：1）课题组成功建立了高效快速的马铃薯、甘薯遗传转化体系，能在3-6个月内完成马铃薯及甘薯的遗传转化，为完成启动子分析及基因功能验证打下了基础；2）克隆了来源自拟南芥和甘薯的8个组织特异性启动子，通过分析其他烟草、马铃薯及甘薯中调控GUS基因表达的特性，筛选出了4个在甘薯维管组织中能较好调控基因表达的特异启动子ibAGP1、ibAGP2、SPO和AAP2；3）成功获得了潮薯1号蔗糖转运蛋白基因ibSUT1与ibSUT2，以及茎叶型甘薯福薯的蔗糖转运蛋白基因ibSUT1Z和ibSUT2Z；4）通过农杆菌介导的方法，获得了特异表达蔗糖转运蛋白基因ibSUT1Z和ibSUT2Z的转基因甘薯材料5份（AGP1-SUT1Z-4、AAP2-SUT1Z-1、AAP2-SUT1Z-3、AAP2-SUT1Z-4、AAP2-SUT1Z-5）；5）经过对转基因甘薯块根总淀粉含量、可溶性糖含量及植物多糖含量的检测，筛选到了块根总淀粉含量提高的转基因甘薯材料AAP2-SUT1Z-1和AAP2-SUT1Z-3，以及可溶性糖含量、多糖含量均提高的转基因甘薯材料AAP2-SUT1Z-1。.通过上述研究，我们进一步明确了甘薯块根中蔗糖含量的变化会影响淀粉的合成，以及块根淀粉的总含量，通过改变蔗糖在源器官和库器官中的分配可以调控植物糖的代谢。