控制大豆叶柄夹角大小的基因及其编码蛋白与应用制造技术

本发明专利技术提供一种控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术还提供所述控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因编码的蛋白。本发明专利技术同时提供了控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因在调控植物株形中的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基因工程领域，特别是涉及控制大豆叶柄夹角大小的GmLPA1基因及其编码的蛋白与应用。
技术介绍
叶柄夹角是大豆及众多豆科植物株型性状的构成因素之一，直接影响植株光截获量、光和效率及最终产量，是作物育种中重要的育种目标性状。叶柄夹角是由被称为叶枕的马达器官所决定，叶枕是叶柄或叶片基部与主茎相连的膨大组织，决定植物的感夜运动和轻触性运动。现有研究中，仅蒺藜苜蓿中发现了控制小叶叶枕属性的ELP1/PLP基因，该基因功能缺失的蒺藜苜蓿突变体叶枕机构和感夜运动缺失。然而，控制叶柄夹角的遗传机制还未在任何植物中报道，因此，分离调控大豆叶柄夹角和感夜运动的主要因子，对通过优化株型提高大豆产量具有重要意义。
技术实现思路
为进一步优化株型提高大豆产量，本专利技术的目的是提供一种从大豆中分离的控制大豆叶柄夹角大小的GmLPA1基因及其编码蛋白与应用。本专利技术提供一种控制大豆叶柄夹角大小的GmLPA1基因，其核苷酸序列为：a如SEQIDNo.1所示；或b在SEQIDNo.1所示的核苷酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个核苷酸且具有同等控制大豆叶柄夹角大小功能的由a衍生的基因。核苷酸序列如SEQIDNo.1所示的GmLPA1基因全长3708bp，共有4个外显子和3个内含子，CDS区基因的核苷酸序列如SEQIDNo.3所示，长1734bp。本专利技术提供由上述控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因编码的蛋白，其为：1)由SEQIDNo.2所示的氨基酸序列组成的蛋白；或2)在SEQIDNo.2所示的氨基酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等控制大豆叶柄夹角大小活性的由1)衍生的蛋白。氨基酸序列如SEQIDNo.2所示的蛋白由577个氨基酸残基组成，主要由6个功能域组成，从N端开始分别是TPR1、TPR2、TPR3、TPR4、TPR5、TPR6。应当理解，本领域技术人员可根据本专利技术公开的氨基酸序列，在不影响其活性的前提下，取代、缺失和/或增加一个或几个氨基酸，得到所述蛋白的突变序列。例如，将非活性区段的第550位精氨酸替换为丝氨酸，得到蛋白的突变体序列，且不影响其活性。因此，本专利技术的控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因编码的蛋白还包括SEQIDNo.2所示氨基酸序列经取代、替换和/或增加一个或几个氨基酸，具有同等活性的控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因编码的蛋白衍生得到的蛋白。本专利技术控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因包括编码所述衍生得到的蛋白的核酸序列，此外，应理解，考虑到密码子的简并性以及不同物种密码子的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。本专利技术还提供含有控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因核苷酸序列或其片段的克隆载体或各类表达载体。本专利技术还提供含有所述载体的宿主细胞。本专利技术还提供含有控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因核苷酸序列或其特异片段的转化植物细胞和转基因植物。本专利技术还提供用于扩增GmLPA1基因的cDNA片段的特异性引物对，其为：上游引物：5’-AGTGTAGCCGAAGGCAATGAG-3’，如SEQIDNo.4所示；下游引物：5’-ACATGTGGATTAAGATCGAAGTGC-3’，如SEQIDNo.5所示。本专利技术进一步提供控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因在调控植物株形中的应用，其为将GmLPA1基因转入待改造植物获得叶柄夹角变小的转基因植物，具体步骤为i将GmLPA1基因转入植物细胞；ii以i中的植物细胞培育转基因植株。所述植物优选为豆科植物，更优选为大豆。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提供了控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因及其编码的蛋白，为进一步研究植物株型调控的分子机理提供依据。(2)GMLPA1基因具有控制叶柄夹角大小的功能，有望以此对植物株形的形成进行调控进而对株形定向设计，以提高植物生产力。附图说明图1为大豆GMLPA1基因的基因组序列。图2为实施例2中大豆GmLPA1基因的正义表达载体。图3为实施例3中GmLPA1基因过量表达后的T2代大豆的叶柄夹角照片，其中，a为菏豆12号，b为Gmlpa1突变体，c为GmLPA1基因过量表达的Gmlpa1突变体。图4为实施例4中不同大豆栽培品种感夜运动折线图。图5为实施例4中GmLPA1基因在不同大豆栽培品种中的表达水平柱状图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。若未特别指明，所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；所用的实验方法均为常规方法；所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。实施例中所涉植物材料如下：以下实施例中使用的大豆品种为菏豆12号(审定编号：鲁种审字2002012)。实施例1大豆中GmLPA1基因的分离和结构分析(1)基因的分离从大豆品种菏豆12号的幼嫩叶片中提取mRNA，以此mRNA为模板，以Oligo(T)17为引物合成cDNA第一条链。接着以该cDNA第一条链为模板，引物(5’-AGTGTAGCCGAAGGCAATGAG-3’，如SEQIDNo.4所示)和引物(5’-ACATGTGGATTAAGATCGAAGTGC-3’，如SEQIDNo.5所示)进行PCR扩增，获得了1个GmLPA1基因的长为1734bp的cDNA片段，克隆到pGEMTEasy载体(TaKaRa公司)中并命名为pGEMTEasy-LPA1。pGEMTEasy-LPA1中所包含GmLPA1基因的CDS序列如SEQIDNO:3所示，共1734bp，它编码一个577个氨基酸的蛋白(SEQIDNO:2)。(2)基因的结构分析以菏豆12号幼嫩叶片为材料，提取其中的DNA，接着以该基因组DNA为模板，OL4234/OL4235为引物进行扩增获得了GmLPA1基因组的片段，GmLPA1基因的DNA序列如SEQIDNO:1所示，共3708bp，它含有3个内含子和4个外显子(如图1)。实施例2GmLPA1正义表达载体的构建将GmLPA1的CDS和绿色荧光蛋白GFP的CDS融合正向连到植物表达载体pCAMBIA3301H(CAMBIA研究中心)中，得到带有GFP标签的GmLPA1正义的表达载体，该载体全长为11.4Kbp(如图2)，在大肠杆菌中的抗性为卡那霉素抗性，在植物体中的抗性为草铵膦抗性。实施例3农杆菌介导法转化豆科植物在本实施例中，通过农杆菌介导法转化大豆胚尖的方法，得到含有GmLPA1调控基因的正义表达载体的Gmlpa1突变体的外植体。(A)大豆外植体的获得从荷豆12号中发现叶柄夹角大的突变体植株(由γ射线诱变的菏豆12号突变体库中筛选获得)，突变体命名为Gmlpa1，选取表面光滑、无破损、无病斑、无裂痕的Gmlpa1突变体成熟大豆种子，以氯气方法灭菌14h。将灭菌后的种子在超净台上通风，使氯气完全挥发，在萌发培养基萌发处理6h。去掉大豆1/2胚轴，将大豆沿胚轴纵向切开，将剩余下胚轴作为农杆菌介导转化的受体材料。(B)大豆转化农杆菌介导法采用二次农杆菌侵染，在共培养基上于22℃暗培养5d；SI-I培养基中，于强光下培养7d；切去外植体大芽，在SI-II培养基中，于强光下培养14d；切去外植体子叶和胚轴，于SE培养基中，每14d继代一次；将约3cm丛生芽剪下，放入生根培养基中生根；将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制大豆叶柄夹角大小的GmLPA1基因，其特征在于，其核苷酸序列为：a如SEQ ID No.1所示；或b在SEQ ID No.1所示的核苷酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个核苷酸且具有同等功能的由a衍生的基因。

【技术特征摘要】
1.一种控制大豆叶柄夹角大小的GmLPA1基因，其特征在于，其核苷酸序列为：a如SEQIDNo.1所示；或b在SEQIDNo.1所示的核苷酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个核苷酸且具有同等功能的由a衍生的基因。2.权利要求1所述控制大豆叶柄夹角的GmLPA1基因编码的蛋白，其为：1)由SEQIDNo.2所示的氨基酸序列组成的蛋白，或2)在SEQIDNo.2所示的氨基酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等活性的由1)衍生的蛋白。3.含权利要求1所述基因核苷酸序列或其片段的载体。4.含有权利要求3所述载体的宿主。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：冯献忠，杨素欣，高金珊，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22