开裂基因和调节开裂作用的方法技术

本发明专利技术涉及防止种子通过开裂过程（种荚散开）而扩散从而导致收获作物时种子大量损失的方法。我们已鉴别和鉴定了拟南芥（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ）中的ＳＧＴ１０１６６基因以及防止成熟果实的开裂的该基因的突变。发现所述基因编码的蛋白质与碱性螺旋－环－螺旋类转录因子类似。该基因的表达模式和突变植物的表型揭示其在使长角果开裂中的可能作用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及拟南芥(Aarabidopsis thaliana)中的一种突变，其防止成熟果实开裂(种荚散开)。分离的基因鉴别为SGT10166，其编码一种发现与碱性螺旋—环—螺旋类转录因子相似的蛋白质。此基因的表达模式和突变植物的表型显示了其在长角果开裂中的作用。本文所用的例证本专利技术背景或关于具体应用所提供的附加细节分别见于所附参考文献表。果实是一种特异性植物器官，其与种子的成熟和扩散有关。种子的扩散是通过开裂过程发生的，例如种荚打开，从中脱出种子。开裂在农作物如Brassica sp.中具有农学重要性，其在收获期间导致明显的种子损失。Arabidopsis的果实已知是长角果，其是由受精的雌蕊群发育而成的。雌蕊群由顶端柱头，花柱和基部子房组成。子房由两个心皮组成，形成一个称为隔膜的融合组织。心皮壁已知是瓣，其与胎座框相连。胎座框是隔膜的外缘(Sessions，1999)。在受精后，雌蕊群趋于形成一个延长的长角果。种子的扩散是在开裂过程发生的，在此过程中长角果打开脱落种子。Arabidopsis中的开裂要求开裂区沿着胎座框一瓣结合处发育，使瓣与胎座框分离，脱出种子(Gu等，1998)。因此，需要研究参与通过开裂过程而进行的种子扩散的基因，由此防止农作物开裂以在收获期间使种子的损失减少到最小程度。还需要鉴别参与开裂的植物基因，以产生启动子和/或增强子和/或内含子序列，以用于制备转基因植物，或干扰转基因植物中的正常开裂以产生不裂植物。专利技术概述本专利技术涉及一种参与开裂的基因，该基因的防止开裂的突变，及抑制这种基因产物活性的构建体。本专利技术还涉及防止由于开裂过程(种荚脱粒)引起种子扩散，导致在收获农作物期间种子明显损失。根据本专利技术，我们在拟南芥中鉴别了一种基因，其参与开裂，而其突变可以防止成熟果实(长角果)开裂。此基因编码一种蛋白质，发现这种蛋白质与碱性螺旋-环-螺旋类的转录因子相似。一方面，本专利技术涉及鉴别和定性拟南芥中的SGT10166基因。第二方面，本专利技术涉及拟南芥和其它植物中防止成熟果实开裂的突变。第三方面，本专利技术提供了包含SGT10166核酸的至少一部分的构建体，以改变成熟果实的开裂。这种构建体一般包含一个异源启动子，即一个与SGT10166基因非天然相关的，可操纵地连于SGT10166核酸的启动子。针对启动子，SGT10166可以是有义或反义方向的。本专利技术还提供了含有所述构建体的载体，以用于转化植物细胞。根据本专利技术可以转化任何植物细胞。优选的植物细胞是产生果实例如长角果的植物细胞，其产自能育的雌蕊群，在种荚中产生种子。第五方面，本专利技术提供了产生具有改变的开裂作用的植物的方法。这种方法包括以下步骤用包含至少一部分SGT10166核酸的载体转化植物细胞，从一或多个转化的植物细胞中再生植物，并选择出现开裂作用改变的至少一种植物。第六方面，本专利技术提供了Arabidopsis SGT10166基因的一种启动子，增强子和/或内含子。第七方面，本专利技术提供了包含SGT10166基因的启动子和/或增强子和/或内含子，和一种异源基因的基因构建体。还提供了含有这些构建体的载体。本专利技术还提供了具有至少一种含有这些构建体的细胞的植物。附图简述附图说明图1示出野生型雌蕊群的结构。Sg-柱头；St-花柱；O-子房；R-胎座框；V-瓣。图2示出在依次逐渐成熟的发育的长角果中(从左至右)，SGT10166的GUS表达模式。图3示出SGT10166的不裂表型，其中(a)是成熟的野生型长角果，(b)是成熟的SGT10166长角果。图4(a)示出SGT10166的cDNA序列(SEQ ID NO1)和推导的氨基酸序列(SEQ ID NO2)。图4(b)示出SGT10166与一些植物myc蛋白(SEQ ID NO3-6)的序列对比。图5示出在Ds插入位点两侧的基因组序列和足迹分析。(1)在DsG插入之前的野生型ALC基因座的区域(SEQ ID NO8)。(2)在DsG插入之后ALC基因座的序列变化。黑体的核苷酸表示在插入Ds期间加入的碱基(SEQ ID NO9和10)。(3)和(4)示出在切除Ds之后观测到的9个碱基对和10个碱基对足迹(黑体)(SEQ ID NO11和12)。序列简述SEQ ID NO1是SGT10166的cDNA的核苷酸序列。SEQ ID NO2是SGT10166多肽的氨基酸序列。SEQ ID NO3是SGT10166的基因组DNA的核苷酸序列。SEQ ID NO4是rd22BPI多肽的氨基酸序列。SEQ ID NO5是PG1多肽的氨基酸序列。SEQ ID NO6是Lc多肽的氨基酸序列。SEQ ID NO7是B-Peru多肽的氨基酸序列。SEQ ID NO8是DsG插入之前的野生型ALC基因座区域。SEQ ID NO9是Ds插入之后的ALC基因座区域。SEQ ID NO10是Ds插入序列之后的ALC基因座区域。SEQ ID NO11是在切除Ds之后回复体的ALC基因座区域。SEQ ID NO12是在切除Ds之后的ALC基因座(alc10)区域。SEQ ID NO13是从SEQ ID NO1中缺失的DNA片段，其编码一个碱性肽结构域，并由一个编码SEQ ID NO14的酸性结构域的序列置换。SEQ ID NO15是显性阴性DNA构建体，是通过缺失SGT10166碱性结构域编码部分(SEQ ID NO13)，和插入SEQ ID NO14而产生的。SEQ ID NO16是由SEQ ID NO14编码的蛋白质。专利技术详述本专利技术涉及一种参与开裂的基因，及这种基因的防止成熟果实开裂(种荚脱粒)的突变。SGT10166基因编码一种类似于碱性螺旋—环—螺旋类转录因子。这种基因的表达模式和突变植物的表型表明其在使长角果开裂中的作用。根据本专利技术，提供了一种参与开裂的基因。这种基因是通过鉴别含有防止开裂的突变的Arabidopsis品系而揭示的。更特别地，这种分离的基因编码一种蛋白质，这种蛋白质与碱性螺旋—环—螺旋类转录因子类似。这种蛋白质产物在雌蕊群中发现，如实施例2的充分论述。编码野生型基因的cDNA是基于突变基因揭示的，详见实施例3所述。这一Arabidopsis基因可以用于筛选具有种荚的植物的基因组DNA，以鉴别同源基因，这提供了另外的核酸以用于抑制开裂。根据本专利技术鉴别的基因称为SGT10166基因。通常称为种荚脱粒的开裂过程，是农作物如油料种子油菜(Brassica napus)的农学重要过程，这使种子损失导致产量减少。在不利的条件下这种损失可以高达50％(Coupe等，1994)。突变品系的SGT10166表现为不裂表型，从而长角果不打开，而且蛋白质类似bHLH家族的蛋白质。因此，SGT10166基因及同源基因可用于产生具有不裂表型的植物。不裂表型可以使用反义或显性阴性方法达到。就反义方法而言(Gray等，1992)，必需首先从所需的农作物中通过与SGT10166基因的DNA同源性克隆相应的基因。显性阴性调节物可以通过缺失或突变蛋白质的DNA结合结构域而产生(Krylov等，1997)。通过螯合bHLH蛋白以形成失活的蛋白质二聚体，这种HLH蛋白可以作为显性阴性调节物。在这种方法中，可以直接使用这一Arabidops本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含一种核酸或其互补序列的分离的ＤＮＡ，所述核酸包含一个核苷酸序列，所述核苷酸序列编码（ａ）包含ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：２所示氨基酸序列的ＳＧＴ１０１６６；或（ｂ）包含与ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：２所示氨基酸序列具有至少９０％相同性的氨基酸序列的蛋白质。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：文卡特桑孙达雷桑，萨罗贾姆拉亚尼，
申请(专利权)人：淡马锡生命科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]