一种与植物种子粒重相关的TaCKX2‑3D蛋白及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种与植物种子粒重相关的TaCKX2‑3D蛋白及其编码基因与应用。本发明专利技术发现了一种与植物种子粒重相关的TaCKX2‑3D蛋白及其编码基因。所述TaCKX2‑3D蛋白为如下(b1)或(b2)：(b1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b2)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/或添加且具有相同功能的由序列1衍生的蛋白质。将TaCKX2‑3D蛋白的编码基因转化到模式植物拟南芥中后能显著提高转基因拟南芥主根和侧根的生物量，并且能够显著增加转基因拟南芥的叶绿素含量，显著提高转基因拟南芥种子的大小和重量。本发明专利技术在小麦的分子标记辅助高产育种中有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种与植物种子粒重相关的TaCKX2-3D蛋白及其编码基因与应用
本专利技术涉及一种与植物种子粒重相关的TaCKX2-3D蛋白及其编码基因与应用。
技术介绍
小麦是世界上主要的粮食作物之一，全世界35-40％的人口以小麦为主粮，因此，小麦产量直接关系到全世界的粮食安全。小麦总产量由播种面积和单位面积产量两个因素构成。在有限耕地面积制约的当前形势下，提高单产是提高小麦总产的唯一途径。小麦单产由单位面积穗数、穗粒数和粒重3个因素构成。由此可见，提高粒重对于提高小麦单产具有重要意义。小麦粒重主要由籽粒大小决定，籽粒大小的相关指标主要包括粒长、粒宽和粒厚。因此挖掘控制小麦籽粒大小相关性状的优良等位变异基因，并且开发相应的功能标记对小麦分子标记辅助高产育种具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与植物种子粒重相关的TaCKX2-3D蛋白及其编码基因与应用。本专利技术提供了一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：将TaCKX2-3D蛋白的编码基因导入出发植物，得到转基因植物；所述转基因植物具有如下(a1)-(a9)中至少一种性状：(a1)根长大于所述出发植物；(a2)主根长大于所述出发植物；(a3)侧根长大于所述出发植物；(a4)细胞分裂素氧化酶活性大于所述出发植物；(a5)叶绿素含量大于所述出发植物；(a6)叶绿素a含量大于所述出发植物；(a7)叶绿素b含量大于所述出发植物；(a8)种子表面积大于所述出发植物；(a9)种子粒重大于所述出发植物。所述方法中，所述基因可以通过重组表达载体导入出发植物。所述重组表达载体可通过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到植物细胞或组织中。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。使用所述基因构建重组表达载体时，可在其转录起始核苷酸前加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用所述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，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，如加入在植物中表达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。所述重组表达载体具体可为将pEGAD载体的EcoRI和HindIII酶切位点之间的片段替换为序列表的序列2所示的双链DNA分子得到的重组质粒。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：提高出发植物中TaCKX2-3D蛋白的表达量和/或活性，得到转基因植物；所述转基因植物具有如下(a1)-(a9)中至少一种性状：(a1)根长大于所述出发植物；(a2)主根长大于所述出发植物；(a3)侧根长大于所述出发植物；(a4)细胞分裂素氧化酶活性大于所述出发植物；(a5)叶绿素含量大于所述出发植物；(a6)叶绿素a含量大于所述出发植物；(a7)叶绿素b含量大于所述出发植物；(a8)种子表面积大于所述出发植物；(a9)种子粒重大于所述出发植物。以上任一所述出发植物为双子叶植物或单子叶植物。所述双子叶植物可为山柑目植物。所述山柑目植物可为十字花科植物。所述十字花科植物可为南芥族植物。所述南芥族植物可为拟南芥属植物。所述所述拟南芥属植物具体可为拟南芥，例如哥伦比亚生态型拟南芥。所述单子叶植物可为禾本目植物。所述禾本目植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为小麦属植物。所述小麦属植物具体可为普通小麦。本专利技术还保护TaCKX2-3D蛋白的应用，为如下(d1)-(d10)中的至少一种：(d1)调控植物根生长；(d2)促进植物根生长；(d3)调控植物细胞分裂素氧化酶活性；(d4)提高植物细胞分裂素氧化酶活性；(d5)调控植物叶绿素合成；(d6)促进植物叶绿素合成；(d7)调控植物种子产量；(d8)提高植物种子产量；(d9)提高植物种子表面积；(d10)提高植物种子粒重。所述叶绿素为叶绿素a和/或叶绿素b。本专利技术还保护TaCKX2-3D蛋白或TaCKX2-3D蛋白的编码基因或以上任一所述方法在植物育种中的应用。所述育种的目的是选育根长大和/或细胞分裂素氧化酶活性大和/或叶绿素含量大和/或种子表面积大和/或种子粒重大的植物。所述叶绿素为叶绿素a和/或叶绿素b。以上任一所述植物为双子叶植物或单子叶植物。所述双子叶植物可为山柑目植物。所述山柑目植物可为十字花科植物。所述十字花科植物可为南芥族植物。所述南芥族植物可为拟南芥属植物。所述所述拟南芥属植物具体可为拟南芥，例如哥伦比亚生态型拟南芥。所述单子叶植物可为禾本目植物。所述禾本目植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为小麦属植物。所述小麦属植物具体可为普通小麦。以上任一所述TaCKX2-3D蛋白，来源于普通小麦，是如下(b1)或(b2)：(b1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b2)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/或添加且具有相同功能的由序列1衍生的蛋白质。为了使(b1)中的TaCKX2-3D蛋白便于纯化和检测，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标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述(b2)中的TaCKX2-3D蛋白可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b2)中的TaCKX2-3D蛋白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。以上任一所述TaCKX2-3D蛋白的编码基因为如下(c1)或(c2)或(c3)：(c1)编码区如序列表的序列2所示的DNA分子；(c2)在严格条件下与(c1)限定的DNA序列杂交且编码TaCKX2-3D蛋白的DNA分子；(c3)与(c1)或(c2)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码TaCKX2-3D蛋白的DNA分子。上述严格条件可为用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在DNA或者RNA杂交实验中65℃下杂交并洗膜。本专利技术发现了一种与植物种子粒重相关的TaCKX2-3D蛋白及其编码基因。将TaCKX2-3D基因转化到模式植物拟南芥中后能显著提高转基因拟南芥主根和侧根的生物量，并且能够显著增加转基因拟南芥的叶绿素含量，显著提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：将TaCKX2‑3D蛋白的编码基因导入出发植物，得到转基因植物；所述转基因植物具有如下(a1)‑(a9)中至少一种性状：(a1)根长大于所述出发植物；(a2)主根长大于所述出发植物；(a3)侧根长大于所述出发植物；(a4)细胞分裂素氧化酶活性大于所述出发植物；(a5)叶绿素含量大于所述出发植物；(a6)叶绿素a含量大于所述出发植物；(a7)叶绿素b含量大于所述出发植物；(a8)种子表面积大于所述出发植物；(a9)种子粒重大于所述出发植物。

【技术特征摘要】
1.一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：将TaCKX2-3D蛋白的编码基因导入出发植物，得到转基因植物；所述转基因植物具有如下(a1)-(a9)中至少一种性状：(a1)根长大于所述出发植物；(a2)主根长大于所述出发植物；(a3)侧根长大于所述出发植物；(a4)细胞分裂素氧化酶活性大于所述出发植物；(a5)叶绿素含量大于所述出发植物；(a6)叶绿素a含量大于所述出发植物；(a7)叶绿素b含量大于所述出发植物；(a8)种子表面积大于所述出发植物；(a9)种子粒重大于所述出发植物。2.一种培育转基因植物的方法，包括如下步骤：提高出发植物中TaCKX2-3D蛋白的表达量和/或活性，得到转基因植物；所述转基因植物具有如下(a1)-(a9)中至少一种性状：(a1)根长大于所述出发植物；(a2)主根长大于所述出发植物；(a3)侧根长大于所述出发植物；(a4)细胞分裂素氧化酶活性大于所述出发植物；(a5)叶绿素含量大于所述出发植物；(a6)叶绿素a含量大于所述出发植物；(a7)叶绿素b含量大于所述出发植物；(a8)种子表面积大于所述出发植物；(a9)种子粒重大于所述出发植物。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述TaCKX2-3D蛋白，是如下(b1)或(b2)：(b1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b2)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/或添加且具有相同功能的由序列1衍生的蛋白质。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述“TaCKX2-3D蛋白的编码基因”为如下(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张相岐，钟永达，卫波，范仁春，王献平，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11