一种调控植物淀粉合成相关蛋白OsFSE及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一个调控植物淀粉合成相关蛋白OsFSE及其编码基因与运用。本发明专利技术提供的蛋白质是如下(a)或(b)的蛋白质：(a)由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将SEQ ID NO.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/或添加且与调控植物淀粉合成相关的由SEQID NO.1衍生的蛋白质。将所述的编码基因导入种子粉质皱缩的植物中，可以培育种子外观表型透明的转基因植物。所述蛋白及其编码基因可以运用于植物遗传改良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于基因工程领域，涉及一种调控植物淀粉合成蛋白OsFSE及其编码基因与应用。
技术介绍
水稻(OryzasativaL.)是世界上最重要的粮食作物之一，全球超过50％人口以稻米为主要口粮。淀粉是水稻种子中储藏量最大的物质，超过种子重量的70％，水稻种子中淀粉积累的多少往往与产量直接相关，同时淀粉的组成变化影响稻米的外观品质和食味品质。因此对其合成调控的深入研究，将有助于我们通过基因工程的手段来对稻米进行改良。水稻胚乳水不溶的淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成。支链淀粉占75％以上，它由分支的α-1,6糖苷键连接，而占少量的直链淀粉由线性的α-1,4糖苷键连接。植物中大量参与淀粉合成的关键酶已经被研究。直链淀粉由颗粒结合型淀粉合酶I(GBSSI)合成，它由Waxy基因编码。支链淀粉的合成由淀粉合酶(SSs)，淀粉分支酶(BEs)和淀粉去分支酶(DBEs)催化。植物中SSs，BEs，DBEs存在多种异构体SSI-IV，BEI-II，DBE1-3和DBE。在水稻中这些基因的突变，都会使胚乳淀粉表现异常特征。BEIIb突变表现心白胚乳，支链淀粉结构，淀粉颗粒的糊化特性都发生改变。ALK编码一个预测为可溶淀粉合酶IIa的基因，SSIIa关键氨基酸的改变导致籼稻和粳稻支链淀粉结构和淀粉特性的差异。除了合成酶之外，水稻中一些其它因子间接地参与淀粉的合成。参与内质网中蛋白成熟的类二硫键异构酶(PDIL-1)基因功能丧失同样影响淀粉的合成，突变体表现粉质胚乳和淀粉颗粒变小。MADS29是水稻MADS-BOX家族的成员，参与降解珠心和珠心突起。抑制MADS29的表达，将减少淀粉的合成和形成异常的胚乳。因此发现并克隆淀粉合成和调控相关基因，将有助于我们通过基因工程的手段来对稻米进行改良。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一个调控植物淀粉合成相关蛋白及其编码基因与应用。本专利技术提供的调控植物淀粉合成相关蛋白(OsFSE)，来源于稻属水稻(Oryzasativavar.滇粳优(DJY))，是如下(a)或(b)的蛋白质：(a)由序列表中SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将SEQIDNO.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/或添加且与调控淀粉合成相关的由SEQIDNO.1衍生的蛋白质。SEQIDNO.1由937个氨基酸组成，为OsFSE蛋白的氨基酸序列。为了观察(a)中的OsFSE在水稻中正确的亚细胞定位，可在由SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的羧基末端连接上如(表1)所示的GFP标签氨基酸序列。表1GFP标签氨基酸序列上述(b)中的OsFSE的编码基因可通过将序列表中SEQIDNO.2所示的DNA序列中缺失一个或几个核苷酸的密码子和/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GFP标签的编码序列得到。编码上述调控淀粉合成相关蛋白的基因(OsFSE)也属于本专利技术的保护范围。所述基因OSFSE可为如下1)或2)或3)或4)的DNA分子：1)序列表中SEQIDNO.2所示的DNA分子；2)序列表中SEQIDNO.3所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码所述蛋白的DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码调控淀粉合成相关蛋白的DNA分子。所述严格条件可为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液中，在65℃下杂交并洗膜。SEQIDNO.2由2811个核苷酸组成，为OsFSE的CDS。SEQIDNO.3由10331个核苷酸组成，为OsFSE的DNA序列。含有以上任一所述基因的重组表达载体也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所述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，如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂合成酶Nos基因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3’端转录的非翻译区均具有类似功能。使用所述基因构建重组植物表达载体时，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，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、玉米的泛素启动子(Ubiquitin)，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，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(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)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，直接以逆境筛选转化植株。所述重组表达载体优选为在pCAMBIA1305.-GFP载体的酶切位点SpeI和XbaI之间插入所述基因OsFSE得到的重组质粒，命名为pCAMBIA1305.1-OsFSE。含有以上任一所述基因(OsFSE)的表达盒、转基因细胞系及重组菌。扩增所述基因(OsFSE)全长或任一片段的引物对也属于本专利技术的保护范围。一种植物调控淀粉正常合成的方法。本专利技术提供一种植物调控淀粉正常合成的方法，是将所述基因导入淀粉合成受阻，种子表现粉质皱缩的植物中，得到的种子正常透明的转基因植物。具体来说，所述基因通过所述重组表达载体导入种子粉质皱缩的植物中；所述种子粉质皱缩的植物可为突变体fse。所述蛋白、所述基因、所述重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌或所述方法均可应用于水稻育种。利用任何一种可以引导外源基因在植物中表达的载体，将编码所述蛋白的基因导入植物细胞，可获转基因细胞系及转基因植株。携带有所述基因的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。被转化的植物宿主既可以是单子叶植物，也可以是双子叶植物，如：烟草、百脉根、拟南芥、水稻、小麦、玉米、黄瓜、番茄、杨树、草坪草、苜宿等。有益效果：本专利技术首次发现、定位并克隆得到一个新的植物调控淀粉合成相关的基因OsFSE。抑制该基因的表达可导致植物种子中淀粉合成受阻，淀粉粒形态变小，不规则，总淀粉和直链淀粉含量显著减少，支链淀粉链长分布改变，从而可以培育出淀粉合成受阻，种子粉质皱缩的转基因植物。将所述基因导入种子粉质皱缩的植物中，可以培育出种子表型正常透明的植物。所述蛋白和其编码基因可以用于植物遗传改良。附图说明图1野生型DJY(a图)和突变体fse(b图)成熟种子外观比较。Bars＝5mm图2野生型DJY和突变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调控淀粉合成相关蛋白OsFSE，其特征在于，所述的调控淀粉合成相关蛋白OsFSE是如下(a)或(b)所述的蛋白质：(a)由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将SEQ ID NO.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/或添加且与植物谷蛋白转运储藏相关的由SEQ ID NO.1衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种调控淀粉合成相关蛋白OsFSE，其特征在于，所述的调控淀粉合成相关蛋白OsFSE是如下(a)或(b)所述的蛋白质：(a)由SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将SEQIDNO.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/或添加且与植物谷蛋白转运储藏相关的由SEQIDNO.1衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白的基因OsFSE。3.根据权利要求2所述的基因OsFSE，其特征在于：所述基因是如下1)或2)或3)或4)所述的DNA分子：1)SEQIDNO.2所示的DNA分子；2)SEQIDNO.3所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码所述蛋白OsFSE的DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码调控植物淀粉合成相关蛋白的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒或重组菌。5.根据权利要求4所述的重组表达载体、表达盒或重组菌，其特征在于：所述重组表达载体是在pCAMBIA1305...

【专利技术属性】
技术研发人员：万建民，龙武华，王益华，刘喜，田云录，刘世家，江玲，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32