木薯蔗糖转化酶在淀粉积累从“源”到“库”转化中的作用

木薯是块根作物，淀粉是它的主要储藏物质。木薯具有极高的光合作用碳同化效率，即木薯具有非常强的源强；但是，木薯块根中淀粉积累储藏的同化物不足地上部分合成同化物的1/5，提高木薯光合同化物从"源"到"库"的转化意义非常重大。目前，国内外对木薯块根淀粉合成积累的研究主要集中在与淀粉合成相关的基因上，少有人考虑淀粉合成原料运输转化。而木薯具有很强的淀粉合成源强，关键是如何将光合同化产物高效运输到淀粉合成场所。蔗糖是植物从"源"到"库"转运的主要形式，本研究主要探讨蔗糖转化酶在木薯淀粉积累过程中影响蔗糖从"源"到"库"的转运效率。利用现代生物学手段和成熟的木薯转基因技术，诱导表达、特异表达和抑制表达，人为地控制蔗糖转化酶在源-库器官中的表达，探讨木薯蔗糖转化酶基因在木薯淀粉积累过程中的活动规律，以及影响蔗糖从"源"到"库"的转运效率。培育木薯同化物高转化率、淀粉高效积累新种质，并提供理论基础。

本研究以华南8号木薯品种为实验材料，克隆获得20个蔗糖转化酶基因。通过对木薯块根淀粉积累过程，源库器官的蔗糖转化酶基因表达模式及酶活性变化分析，筛选出细胞壁蔗糖转化酶MeCWINV1基因进行转基因研究。通过农杆菌介导法，将MeCWINV1基因以根特异表达、温度诱导和过量表达的形式：pVKH-Lehsp-AMeCWINV1，pVKH-Patain-MeCWINV1， pVKH-CaMV35S-MeCWINV1转化华南8号木薯，经潮霉素筛选及PCR检测，获得转基因株系18个。对转基因苗进行生理生化分析发现，在块根中提高MeCWINV1基因的表达量，细胞壁蔗糖转化酶的活性增强，提高了蔗糖在块根的卸载效率。