本发明专利技术公开了一种与植物开花时间相关的蛋白及其编码基因与应用。本发明专利技术蛋白质，命名为GmNMHC5蛋白，获自大豆(Glycine max(L.)Merrill)，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物开花时间相关的由序列1衍生的蛋白质。编码所述GmNMHC5蛋白的基因(GmNMHC5基因)也属于本发明专利技术的保护范围。GmNMHC5蛋白及其编码基因具有促进植物开花时间提前、缩短童期的作用。本发明专利技术对于植物育种具有重大的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术生物
，尤其涉及一种与植物开花时间相关的蛋白及其编码基因与应用。
技术介绍
大豆是世界上最为重要的油料作物和高蛋白粮食作物,在人类生活和国际农产品贸易中占有举足轻重的地位，在培肥地力、改良土壤、轮作倒茬等耕作方面发挥着不可替代的作用。开花是植物由营养生长转向生殖生长的重要过程，是植物生长的一个最主要的阶段。作为典型的短日照作物，大豆的开花过程受到光周期的严格调控。大豆开花相关基因的克隆以及功能研究对指导大豆正常的生长，提高作物产量具有重要的意义。对模式植物个体发育的研究表明，植物的开花过程主要受四个途径调控：光周期途径(photoperiod pathway)、春化途径(vernalization pathway)、自发途径(autonomous pathway)和赤霉素途径(GA pathway)，这四个途径构成的调控网络对植物开花相关基因的表达严格控制。相关研究表明，长日植物(如拟南芥)和短日植物(如水稻)开花的分子途径在进化上是保守的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与植物开花时间相关的蛋白及其编码基因与应用。本专利技术蛋白质，命名为GmNMHC5蛋白，获自大豆(Glycine max(L.)Merrill)，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物开花时间相关的由序列1衍生的蛋白质。为了使(a)中的蛋白质便于纯化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列上述(b)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的蛋白质的编码基因可通过将序列表中序列2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。编码所述GmNMHC5蛋白的基因(GmNMHC5基因)也属于本专利技术的保护范围。所述GmNMHC5基因具体可为如下1)或2)或3)的DNA分子：1)编码区如序列表中序列2所示的DNA分子；2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码植物开花时间相关蛋白的DNA分子；3)与1)或2)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％以上同源性且编码植物开花时间相关蛋白的DNA分子。上述严格条件可为在6×SSC、0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC、0.1％SDS和1×SSC、0.1％SDS各洗膜一次。含有所述GmNMHC5基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌均属于本专利技术的保护范围。可用现有的植物表达载体构建含有GmNMHC5基因的重组表达载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端。使用GmNMHC5基因构建重组表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或组成型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用GmNMHC5基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以性状筛选转化植株。所述表达盒中，可由组成型启动子启动GmNMHC5基因的表达。所述组成型启动子具体可为35S启动子。所述重组表达载体具体可为在载体pGFPGUSplus的多克隆位点插入GmNMHC5基因得到的重组质粒。所述重组表达载体具体可为将载体pGFPGUSplus的XbaⅠ和SacⅠ酶切位点之间的小片段取代为GmNMHC5基因得到的重组质粒。本专利技术还保护GmNMHC5蛋白的应用，为如下(c1)至(c4)中的至少一种：(c1)调控植物的花期；(c2)促进植物的花期提前；(c3)调控植物的开花时间；(c4)促进植物的开花时间提前。所述植物为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物可为拟南芥，例如哥伦比亚生态型拟南芥。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，是将GmNMHC5基因导入目的植物，得到转基因植物；所述转基因植物满足如下(d1)至(d4)中的至少一种表型：(d1)开花早于所述目的植物；(d2)花期早于所述目的植物；(d3)营养生长阶段短于所述目的植物；(d4)进入生殖生长阶段早于所述目的植物。GmNMHC5基因具体可通过所述重组表达载体导入所述目的植物。所述方法中，所述重组表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。所述目的植物为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物可为拟南芥，例如哥伦比亚生态型拟南芥。本专利技术还保护一种植物育种方法，包括如下步骤(e1)和/或(e1)：(e1)通过增加目的植物中GmNMHC5蛋白的活性，获得具有如下性状的植物：开花早于所述目的植物和/或花期早于所述目的植物和/或营养生长阶段短于所述目的植物和/或进入生殖生长阶段早于所述目的植物；(e2)通过促进目的植物中GmNMHC5基因的表达，获得具有如下性状的植物：开花早于所述目的植物和/或花期早于所述目的植物和/或营养生长阶段短于所述目的植物和/或进入生殖生长阶段早于所述目的植物。所述目的植物为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物可为拟南芥，例如哥伦比亚生态型拟南芥。“促进目的植物中GmNMHC5基因的表达”的实现方式可为如下(f1)或(f2)或(f3)：(f1)将GmNMHC5基因导入目的植物；(f2)引入强启动子和/或增强子；(f3)本领域内的其它常见方法。本专利技术还保护GmNMHC5蛋白、GmNMHC5基因或以上任一所述重组表达载体或表达盒在植物育种中的应用。所述植物育种的目的为培育花期提前的植物。所述植物为单子叶植物或双子叶植物。所述双子叶植物可为拟南芥，例如哥伦比亚生态型拟南芥。本专利技术从大豆中发现了GmNMHC5蛋白及其编码基因，将其导入出发植物，得到转基因植物，该转基因植物的开花时间比野生植株提前。因此，GmNMHC5蛋白及其编码基因具有促进植物开花时间提前的作用。本专利技术对于植物育种具有重大的应用价值。附图说明图1为V3期和R3期GmNMHC5基因在不同组织的表达水平。图2为性状鉴定中的植株照片。图3为性状鉴定中的开花时间以及开花时的莲座叶片数。具体实施方式以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物开花时间相关的由序列1衍生的蛋白质。
【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物开花时间相关的由序列1衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的基因。3.如权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因为如下1)或2)或3)的DNA分子：1)编码区如序列表中序列2所示的DNA分子；2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码植物开花时间相关蛋白的DNA分子；3)与1)或2)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％以上同源性且编码植物开花时间相关蛋白的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。5.权利要求1所述蛋白质的应用，为如下(c1)至(c4)中的至少一种：(c1)调控植物的花期；(c2)促进植物的花期提前；(c3)调控植物的开花时间；(c4)促进植物的开花时间提前。6.如权利要求5所述的应用，其特征在于：所述植物...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴存祥，王志莉，冯永君，韩天富，刘薇，韩祥东，侯文胜，孙石，蒋炳军，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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