水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1及其编码的蛋白质与应用制造技术

本发明专利技术涉及植物基因工程领域，公开了水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1(Seq ID No：1、2)、其编码的蛋白质(Seq ID No：3)及上述基因或蛋白质在调控细胞程序性死亡和白叶枯病抗性中的应用。本发明专利技术还公开了上述基因的基因敲除载体、突变基因、其编码蛋白质、重组表达载体、宿主细胞，还公开了它们在调控细胞程序性死亡和提高白叶枯病抗性中的应用。ACL1基因的克隆和突变的应用，可有效提高水稻对白叶枯病菌的抗性。

Rice citrate lyase gene ACL1 and its encoded proteins and their applications

The present invention relates to the field of plant genetic engineering and discloses rice citrate lyase gene ACL1 (Seq ID No:1, 2), its encoding protein (Seq ID No:3) and the application of gene or protein in the regulation of programmed cell death and bacterial blight resistance in. The present invention also discloses the gene knockout vectors, mutant genes, encoding proteins, recombinant expression vectors and host cells of these genes, and also discloses their application in regulating programmed cell death and improving the resistance to bacterial blight. The cloning and mutation of ACL1 gene can effectively improve the resistance of rice to bacterial blight.

【技术实现步骤摘要】
水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1及其编码的蛋白质与应用
本专利技术涉及植物基因工程领域，具体地，涉及水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1及其编码的蛋白质与应用。
技术介绍
水稻作为主要的粮食作物，全球约有一半以上的人口以大米为主食。在我国的14亿人口中，就有60％以上的人口以稻米为主要粮食。因此，有效防治水稻病害的发生、维持水稻稳产和高产将对保障国家粮食安全及社会稳定起到至关重要的作用。利用农作物自身抗逆性是控制病害发生最为环保和经济有效的途径之一(张玉良.1983.我国农作物品种抗逆性鉴定现状与展望.中国种业)。水稻类病斑突变体是指水稻在没有受到生物或者非生物胁迫的情况下自发形成的类似感病坏死病斑的一类突变体。大部分类病斑突变体的抗病性都有所增强，因此该类突变体是研究植物防卫应激反应机制的好材料。迄今为止，在水稻中已克隆了20余个类病斑基因，它们的功能和参与的生理生化途径有所不同。其中，代谢通路某个基因的突变会造成某些中间产物的合成受阻或者积累，从而间接或直接导致类病斑表型的发生。RLIN1基因编码粪卟啉原III氧化酶，该酶在催化CPOXⅢ氧化形成原卟啉Ⅸ的过程中起关键作用。突变体rlin1在基因的第2外显子发生了单碱基突变，引起氨基酸的改变，从而产生了类病斑表型，并可能影响四吡咯和血红素的生物合成途径(SunC,LiuL,TangJ,LinA,ZhangF,FangJ,ZhangG,ChuC.RLIN1,encodingaputativecoproporphyrinogenIIIoxidase,isinvolvedinlesioninitiationinrice.JGenetGenomics.2011,38:29–37)。ATP-柠檬酸裂解酶(ACL，ATP-citratelyase)可将柠檬酸和辅酶A(CoA)催化成为乙酰CoA和草酰乙酸，同时大量ATP被水解，为其他代谢途径提供能量(AoshimaM.Novelenzymereactionsrelatedtothetricarboxylicacidcycle:phylogenetic/functionalimplicationsandbiotechnologicalapplications.AppliedMicrobiologyandBiotechnology,2007,75:249–255；SunT,HayakawaKBatemanKS,FraserME.Identificationofthecitrate-bindingsiteofhumanATP-citratelyaseusingX-raycrystallography.JournalofBiologicalChemistry,2010,285:27418–27428)。ATP-柠檬酸裂解酶是脂肪酸生物合成和糖代谢的关键酶，其作用底物(柠檬酸、CoA)和产物(乙酰CoA)都是糖代谢的关键中间产物，并且可以作为脂肪酸合成的底物；在植物中由两个亚基组成，主要存在于细胞质和叶绿体，在糖代谢与脂肪酸代谢途径中起桥梁作用(FatlandBL,KeJ,AndersonMD,MentzenWI,CuiLW,AllredCC,JohnstonJL,NikolauBJ,WurteleES.MolecularcharacterizationofaheteromericATP-citratelyasethatgeneratescytosolicacetyl-coenzymeAinArabidopsis.PlantPhysiology,2002,130:740–756)。到目前为止，高等植物如油菜、辣椒、羽扇豆、拟南芥和甘蔗等的ACL基因已相继克隆(RatledgeC,BowaterMDV,TaylorPN.CorrelationofATP/citratelyaseactivitywithlipidaccumulationindevelopingseedsofBrassicanapusL.Lipids,1997,32:7–12；SuhMC,YiSY,LeeS,SimWS,PaiHS,ChoiD.Pathogen-inducedexpressionofplantATP:citratelyase.FEBSLetters.2001,488:211–212；LangladeNB,MesserliG,WeisskopfL,PlazaS,TomasiN,SmutnyJ,NeumannG,MartinoiaE,MassonneauA.ATPcitratelyase:cloning,heterologousexpressionandpossibleimplicationinrootorganicacidmetabolismandexcretion.PlantCellEnvironment,2002,25:1561–1569；FatlandBL,NikolauBJ,WurteleES.Reversegeneticcharacterizationofcytosolicacetyl-CoAgenerationbyATP-citratelyaseinArabidopsis.PlantCell,2005,17:182–203；李长宁,农倩,谭秦亮,SrivastavaMK,杨丽涛,李杨瑞.甘蔗ATP柠檬酸裂解酶基因的克隆与表达分析.作物学报,2012,38(11):2024-2033)，编码产物为植物生长发育所必需，还参与茎部蜡质的生物合成、根部有机酸的合成和分泌或植物过敏反应，但在水稻中尚未见基因克隆以及参与调控细胞程序性死亡和抗病的相关报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种调控植物细胞程序性死亡和白叶枯病抗性的水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1及其编码的蛋白质与应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1，具有(a)、(b)或(c)所示的序列：(a)SeqIDNo：1所示的基因组核苷酸序列；(b)SeqIDNo：2所示的cDNA核苷酸序列；(c)在(a)或(b)所示的核苷酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或几个核苷酸而生成的可编码具有柠檬酸裂解酶活性的蛋白质的突变基因、等位基因或衍生物。其中SeqIDNo：1所示的日本晴基因组核苷酸序列共有3408个核苷酸，SeqIDNo：2所示的日本晴cDNA序列共有1272个核苷酸(包括终止子TAA)。对保守区域之外的区域进行核苷酸的添加、取代、缺失也可以编码得到柠檬酸裂解酶功能类似物，不会对蛋白的功能产生影响。一种上述基因编码的蛋白质。进一步地，所述蛋白质具有(A)或(B)所示的序列：(A)SeqIDNo：3所示的氨基酸序列；(B)在(A)所限定的氨基酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或几个氨基酸且具有相同功能的由(A)衍生的蛋白质。其中的SeqIDNo：3所示的蛋白质属于含柠檬酸裂解酶结构域的新蛋白，具有423个氨基酸。对保守区域之外的非结构域区域进行氨基酸的取代、缺失、添加也可以得到柠檬酸裂解酶功能类似物，不会对蛋白的功能产生影响。上述基因、蛋白质在调控植物细胞程序性死亡和白叶枯病抗性中的应用。本专利技术要解决的另一个技术问题在于提供一种用于调控本文档来自技高网...

【技术保护点】
水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1，如(a)、(b)或(c)所示的序列：(a)Seq ID No：1所示的基因组核苷酸序列；(b)Seq ID No：2所示的cDNA核苷酸序列；(c)在(a)或(b)所示的核苷酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或几个核苷酸而生成的可编码具有柠檬酸裂解酶活性的蛋白质的突变基因、等位基因或衍生物。

【技术特征摘要】
1.水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1，如(a)、(b)或(c)所示的序列：(a)SeqIDNo：1所示的基因组核苷酸序列；(b)SeqIDNo：2所示的cDNA核苷酸序列；(c)在(a)或(b)所示的核苷酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或几个核苷酸而生成的可编码具有柠檬酸裂解酶活性的蛋白质的突变基因、等位基因或衍生物。2.权利要求1所述基因编码的蛋白质。3.根据权利要求2所述的蛋白质，其特征在于，如(A)或(B)所示的序列：(A)SeqIDNo：3所示的氨基酸序列；(B)在(A)所限定的氨基酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或几个氨基酸且具有相同功能的由(A)衍生的蛋白质。4.权利要求1所述基因的基因敲除载体。5.根据权利要求4所述的基因敲除载体，其特征在于，所述基因敲除载体为CRISPR/Cas9载体。6.水稻柠檬酸裂解酶基因ACL1的突变基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振宇，钱前，阮班普，任德勇，郭龙彪，胡江，张光恒，曾大力，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33