割手蜜蔗糖磷酸合成酶基因（SPS）的克隆与表达调控研究

Low efficiacy of biomass feed stock is the most limit factor for bioenergy. That sugar were traslated into ethonal is a relative easy way for bioenergy produce.It depends on finding the exlent gene and creating new vultivars by gene multifing. Saccharum spontaneum is a prenial and with high sugar content potential grass. In reference to other SPS genes which aready were cloned from other monocot,eg.sugarcane,we will design the fit primer to clone SPS gene from Saccharum spontaneum . In reference to other monocot trasformation systems,we will develop an eficient tranormation system for Saccharum spontaneum including tissue cultivate system.the expression characteristics ,the control ruler for sugar,starch and fiber of SPS gene of Saccharum spontaneum will be studied..the research result will be helpful for studies of SPS gene, the gene and technology havested from this project will be supplied to create new biograss cultivar aimed to high sugar content and prennial object.

生物质能源发展需要突破原料高效转化的瓶颈，以糖为转化目标进行能源生产是发展生物质能源的主要方式之一。挖掘优良基因、开展转基因培育新品种是生物质原料产能效率大幅度得以提高的重要路径。项目以割手蜜为研究对象，以甘蔗等近缘禾本科植物已克隆出的蔗糖磷酸合成酶基因为参考，设计引物，进行同源克隆，并检测基因在割手蜜体内的表达规律。获得的基因转化到烟草中验证基因功能，借鉴现有的甘蔗等近缘禾本科物种的组培和转基因体系，研制割手蜜的组培和转基因体系，开展基因转化及基因在割手蜜体内的调控特点研究。研究结果将是对目前蔗糖合成酶的研究的补充和丰富，获得的基因和技术将为多年生、高含糖量能源草的选育创制奠定基础。

生物质能源是我国清洁能源的重要部分之一，产业化应用需要突破原料高效转化的瓶颈。将糖转化为乙醇技术成熟，但能源草等非粮原料不足。通过挖掘蔗糖代谢相关优良基因、开展转基因培育新品种是生物质原料产能效率大幅度得以提高的重要方法。本研究立足于本土植物的开发和利用，以筛选和培育高糖高产高抗逆的多年生能源草为目标。研究野生草本割手密种质遗传多样性、其糖的合成代谢规律和调控机理，在此基础上探索分析调控提高割手密含糖量、选育新品种的技术可行性。首次从提高多年生能源草含糖量角度来评价其能用品质，筛选具有能用潜力的种质。割手密含糖量具有遗传多样性，可通过育种技术进行调控，通过筛选获得高含糖量和低含糖量种质，为今后研究割手密糖合成调控机理提供材料。通过对蔗糖含量、蔗糖积累关键酶、合成调控关键基因的研究，表明割手密SPS和SAI酶活性和蔗糖积累之间存在直接的联系，蔗糖合成受这两个关键基因的调控，SPS基因表达与蔗糖积累呈正相关，SAI呈负相关。初步解释割手密中蔗糖调控机理。建立了割手密过表达SPS基因的遗传转化体系，丰富了我国草类植物分子育种理论和技术，有望通过基因调控提高割手密含糖量，进一步开展割手密分子育种，选育出有突破性的能源草新品种。本课题先后共有12名参与人员，培养在读博士后1名，在读博士生3名，已毕业硕士2名，本科生1名。已发表文章共13篇，其中SCI收录6篇，国内学术期刊6篇，会议论文集1篇；另有已完成、待发表文章3篇；已申请授权专利1项；软件著作权2项；出版著作1部。积极开展国内外学术合作及交流，国际学术交流10人次，并举办3次课题进度研讨会。顺利完成预期研究计划、并获得相应研究成果，完成课题。