StERF50基因在调控马铃薯淀粉代谢及提高低温糖化抗性中的应用

本发明涉及生物，具体涉及

sterf50基因在调控马铃薯淀粉代谢及提高低温糖化抗性中的应用。

背景技术：

1、马铃薯是全球第三大粮食作物，也是食品加工与淀粉工业的核心原料。低温贮藏是马铃薯采后保鲜的主要手段，但低温会诱导块茎发生低温糖化，导致淀粉降解、还原糖积累，油炸加工时发生褐变并产生丙烯酰胺，严重影响商品价值与食用安全。淀粉代谢与糖转化是低温糖化的核心过程，转录因子可通过调控多条代谢通路协同改良马铃薯加工品质。ap2/erf家族转录因子在植物逆境响应与碳代谢调控中具有重要作用，但可同时调控淀粉积累与低温糖化的关键基因仍然较少。本发明旨在提供一种能够显著提升马铃薯低温糖化抗性的关键基因，为加工型马铃薯育种提供新的基因资源。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种调控马铃薯淀粉代谢与低温糖化抗性的

sterf50基因及其编码蛋白。通过在马铃薯中过表达

sterf50基因，可显著降低块茎总淀粉含量，同时显著增强低温糖化抗性，使炸片色泽显著变浅，加工品质大幅提升，为马铃薯品种改良提供新的技术路径与基因资源，丰富马铃薯分子育种选择。

2、为实现上述目的，本发明通过以下方案实现予以实现：

3、第一方面，本发明所提供的与马铃薯淀粉代谢及低温糖化相关的蛋白，所述蛋白的氨基酸序列为（a）或（b）；

4、（a）如seq id no. 1所示的氨基酸组成的蛋白；

5、（b）由seq id no. 1所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且功能相同的衍生蛋白；

6、一些具体的实施例中，本发明提供了一种蛋白，氨基酸序列与seq id no .1所示序列具有80％同一性的具有马铃薯块茎品质调控的氨基酸序列；优选的具有85％同一性，更优选的具有 90％同一性，更优选的具有95％同一性，最优选的，具有99％同一性。

7、第二方面，本发明还提供一种编码上述所述蛋白的

sterf50基因，所述的基因的核苷酸序列为（a）、（b）或（c）；

8、（a）如seq id no. 2所示的核苷酸序列；

9、（b）在严格条件下与seq id no. 2所示的核苷酸序列杂交且编码的核苷酸序列；

10、（c）与seq id no. 2所示的核苷酸序列具有80％以上同源性且编码的核苷酸序列。

11、本领域技术人员充分了解的是，由于同一氨基酸可能有多种不同的密码子来决定，所以编码上述蛋白的核苷酸序列并不仅仅局限于一种，可以是由seq id no. 2所示突变体核苷酸序列突变一个或多个核苷酸形成同义突变得到同样可编码本发明所述突变体氨基酸序列的核苷酸序列，也可以根据密码子优化设计能够编码本发明所述突变体氨基酸序列的核苷酸序列。

12、在本发明中，所述核酸可以是经过优化的，也可以是未经优化的，本发明对此不做限定。

13、本发明中，所述的严格条件是指探针与其靶序列杂交至可探测程度超过与其它序列杂交的条件。严格条件具有序列依赖性，且会因环境的不同而有所改变。通过严格控制杂交或洗涤条件，可鉴定出与探针100％互补的靶序列。可通过选择性的调节严格条件以允许存在一些序列错配，从而可探测到较低程度的相似性。

14、一些具体的实施例中，本发明提供了一种蛋白的基因核苷酸序列与seq id no. 2所示序列具有80％同一性；优选的具有85％同一性，更优选的具有90％同一性，更优选的具有95％同一性，最优选的，具有99％同一性。

15、第三方面，含有上述基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也属于本发明的保护范围。

16、第四方面，含有上述任一项蛋白、基因、重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在马铃薯淀粉代谢调控中的应用也属于本发明的保护范围；

17、具体的，包括以下a)-d)中的一项或多项：

18、a)调控马铃薯光合速率和/或淀粉含量；

19、b)制备调控马铃薯光合速率和/或淀粉含量产品；

20、c)培育低光合速率和/或低淀粉含量马铃薯种质；

21、d)制备培育低光合速率和/或低淀粉含量马铃薯种质产品。

22、进一步地，过表达seq id no. 2所示基因，能够降低马铃薯的总淀粉含量。

23、进一步地，所述过表达是通过构建

sterf50-2300-gfpuv-35s-6× myc融合表达载体，采用农杆菌介导法转化所述基因，获得过表达植株。

24、进一步地，提高seq id no. 1所示蛋白表达，能够降低马铃薯的总淀粉含量。

25、第五方面，含有上述任一项蛋白、基因、重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在增强马铃薯低温糖化抗性中的应用也属于本发明的保护范围。

26、进一步地，所述应用通过过表达seq id no. 2所示基因，和/或，提高seq id no.1所示蛋白表达，予以实现。

27、第六方面，含有上述任一项蛋白、基因、重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在增强马铃薯低温糖化抗性中的应用也属于本发明的保护范围。

28、进一步地，所述应用通过过表达seq id no. 2所示基因，和/或，提高seq id no.1所示蛋白表达，予以实现。

29、第七方面，本发明提供一种降低马铃薯的总淀粉含量、提高马铃薯低温糖化抗性的方法，利用基因工程手段，在植物中过表达seq id no. 2所示基因；所述过表达的方式选自以下1)～5)，或任选的组合：

30、1)通过导入具有所述基因的质粒；

31、2)通过增加植物染色体上所述基因的拷贝数；

32、3)通过改变植物染色体上所述基因的启动子序列；

33、4)通过将强启动子与所述基因可操作地连接；

34、5)通过导入增强子。

35、第八方面，本发明提供一种培育提高马铃薯低温糖化抗性的植物的方法，包括如下步骤：将核苷酸序列如seqidno.2所示编码基因构建至已含有camv 35s启动子的植物表达载体上，获得重组表达载体

sterf50-2300-gfpuv-35s-6× myc，再采用农杆菌介导法转化所述基因，得到转基因马铃薯植株。

36、进一步地，扩增所述编码基因的引物对包括上游引物f和下游引物r，所述上游引物f的核苷酸序列如seqidno.3所示，下游引物r的核苷酸序列如seqidno.4所示。

37、本发明涉及的植物可以为植物部分、植物材料、植物种子，所述植物为双子叶植物，如马铃薯；也可以是烟草、向日葵、甜菜、辣椒、番茄；或者其他单子叶植物，如水稻、小麦、大麦、玉米、高粱、甘蔗、燕麦、或黑麦等；或者其他豆科植物，如菜豆、豆等。

38、有益效果：本发明首次证明

sterf50基因是同时调控马铃薯淀粉代谢与低温糖化过程的功能基因。通过超量表达载体材料的构建与鉴定，显示过表达

sterf50基因能同时抑制马铃薯块茎中淀粉合成及显著提升马铃薯低温糖化抗性。表明

sterf50基因既能在负调控植物淀粉合成过程中发挥着重要作用，同时过表达该基因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，在抗低温糖化方面效果极其显著。本发明不仅丰富了马铃薯淀粉代谢和低温糖化抗性的分子调控理论，也为马铃薯品质改良育种提供了重要基因资源与创新思路。