植物茎杆持汁性调控基因Dry及其编码蛋白制造技术

本发明专利技术描述了一个在植物中调控茎杆持汁性的Dry基因核甘酸序列及其编码的蛋白质氨基酸序列，属于基因工程技术领域。所述核苷酸序列和蛋白质具有调控植物持汁性的功能，为基因工程改良作物茎秆持汁性提供了重要的候选基因，可用于生物乙醇、糖浆和青贮饲料的生产制作，具有巨大的应用和经济价值。

Plant juice holding regulator Dry and its coding protein

The present invention describes a Dry gene nucleic acid sequence and a protein amino acid sequence coded for regulating stem juice-holding in plants, belonging to the field of genetic engineering technology. The nucleotide sequences and proteins have the function of regulating plant juice retention, and provide important candidate genes for genetic engineering to improve crop stem juice retention. They can be used in the production of bioethanol, syrup and silage, and have great application and economic value.

【技术实现步骤摘要】
植物茎杆持汁性调控基因Dry及其编码蛋白
本专利技术涉及一种植物茎杆持汁性调控基因Dry及其编码蛋白质序列，属于基因工程领域。
技术介绍
植物体内的水分状况涉及许多重要的植物生理活动，但目前对于水分在植物体内的吸收、储藏和转运的研究尚不够深入。甜高粱作为一种新的能源作物，可以用于生物乙醇、糖浆和青贮饲料的生产制作。在其诸多影响因素中，水分含量是极为重要的一个方面。高粱基因组测序和重测序工作的陆续完成，为我们通过正向遗传学手段分析和研究植物体调控其体内水分的机理提供重要的基础。
技术实现思路
本专利技术提供一种调控高粱茎秆持汁性的基因Dry的DNA序列、cDNA序列和该基因所编码功能蛋白的氨基酸序列，所述基因的正常表达会使植物体内水分含量显著降低。本专利技术的第一个专利技术目的是：提供一种调控植物持汁性的新基因Dry，其特征在于，是选自如下1)或2)或3)或4)或5)的DNA分子：1)SEQIDNO.1所示的DNA分子(克隆自中国地方高粱品种Ji2731的基因组DNA)：该DNA分子由4155个核苷酸组成，自5′末端第1-169位核苷酸为第一个外显子，第170-1571位核苷酸为第一个内含子，第1572-1837位核苷酸为第二个外显子，第1838-3678位核苷酸为第二个内含子，第3679-4155位核苷酸为第三个外显子；2)SEQIDNO.2所示的DNA分子(克隆自中国地方高粱品种Ji2731的cDNA)；3)在SEQIDNO.1基础之上经过一至数个碱基替换和\或一至数个碱基的插入和\或缺失以及大片段的核苷酸序列插入\缺失\移位\倒位所形成能够影响植物生育能力的DNA分子；4)在0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％(w/v)SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜，能够与SEQIDNO.2的DNA分子杂交且编码植物水分调控相关蛋白的DNA分子；5)与SEQIDNO.2的DNA分子具有70％以上的同源性且编码植物水分调控相关蛋白的DNA分子。本专利技术的第二个专利技术目的是：提供上述基因所编码的调控植物茎杆持汁性的相关蛋白质。在一个实施方案中，所述基因编码如下1)或2)所述的蛋白质：1)序列表的SEQIDNO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；2)将序列表的SEQIDNO.3经过一个或数个氨基酸残基的取代、和/或缺失、和/或添加且具有影响植物水分含量的相关活性的蛋白质。本专利技术的第三个专利技术目的是：提供含有所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。本专利技术第四个专利技术目的是：提供上述基因在用于转基因改良作物的用途。在一个实施方案中，所述基因用于调控植物茎秆持汁性，使茎秆水分含量显著降低。在一个具体实施方案中，所述基因使植物体纤维素含量降低，半纤维素含量升高。在一个更加具体的实施方案中，所述作物包括但不限于高粱、玉米、水稻、谷子及短柄草。本专利技术第五个专利技术目的是：提供了一种在其它植物中获取Dry基因的直系同源基因的方法，以及利用该方法获得的玉米(Zeamays)、黍(Panicumhallii)、柳枝稷(Panicumvirgatum)、狗尾草(Setariaviridis)、谷子(Setariaitalica)、短柄草(Brachypodiumdistachyon)和水稻(Oryzasativa)的氨基酸序列。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的植物茎杆持汁性调控基因Dry直接参与植物体内水分的转运过程，该基因的表达受到抑制后，植物体内水分含量升高，维管束细胞发育不正常。通过植物生物技术途径，本专利技术在生物乙醇、糖浆和青贮饲料的生产制作中都将发挥重大作用。术语定义术语“植物茎杆持汁性调控基因”指一段具有编码蛋白能力的核苷酸序列，该序列特异编码具有调控植物水分含量的蛋白活性多肽，如SEQIDNO.2的第1-912位核苷酸序列及其简并序列。术语“简并序列”是指，位于SEQIDNO.2的编码框第1-912位核苷酸序列中，有一个或多个密码子被编码相同氨基酸的简并密码子所取代后而产生的序列。由于密码子的简并性，所以与SEQIDNO.2的第1-912位核苷酸序列同源性低至约70％的简并序列也能编码出SEQIDNO.2所编码的氨基酸序列。所述“植物茎杆持汁性调控基因”，还包括在中度严格条件下，更佳的在高度严格条件下可以与SEQIDNO.2的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。其中，中等严格条件可以是0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS(w/v)的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜的条件。所述“植物茎杆持汁性调控基因”，还包括与SEQIDNO.2中从第1-912位核苷酸序列的同源性至少70％，较佳地具有至少80％、82％、85％、86％、88％、89％同源性，更佳地具有至少90％、91％、92％、93％、94％同源性，最佳地具有至少95％、96％、97％、98％、99％同源性的核苷酸序列。所述“植物茎杆持汁性调控基因”，还包括能编码具有与天然的茎杆持汁性基因Dry相同功能蛋白的、SEQIDNO.2开放阅读框序列的变异形式。这些变异形式包括(但并不限于)：1个或几个核苷酸的缺失、插入和/或取代，以及在5′或3’端添加几个(通常为60个以内，较佳地为30个以内，更佳地为10个以内，最佳地为5个以内)核苷酸。所述“植物茎杆持汁性调控基因”，还包括能够翻译一类具备调控水分含量的氨基酸序列，如SEQIDNO.3的氨基酸序列。该类氨基酸序列还包括具有与天然茎杆持汁性蛋白相同功能的SEQIDNO.3的变异形式。这些变异形式包括(但并不限于)：1个或几个氨基酸的缺失、插入和/或取代，以及在C末端/或N末端添加一个或几个(通常为20个以内，较佳地为10个以内，更佳地为5个以内)氨基酸。在本领域中，用性能相近或相似的氨基酸进行取代时，通常不会改变蛋白质的功能；在C末端和/或N末端添加一个或数个氨基酸通常也不会改变蛋白质的功能。另外，所述的“植物茎杆持汁性调控基因”的核苷酸全长序列或其片段通常可以用PCR扩增法、重组法或人工合成的方法获得。对于PCR扩增法，可根据本实施例公开的有关核苷酸序列，尤其是开放阅读框序列来设计引物，并用市售的cDNA库或按本领域技术人员已知的常规方法所制备的cDNA库作为模板，扩增得到有关序列。一旦获得了有关的序列，可以用重组法来大批量地获得有关序列。通常是将其克隆入载体，然后细胞转化等常规方法从增殖的宿主细胞中分离得到有关序列。此外，还可通过化学合成将突变引入实施例蛋白序列中。除了用重组法产生之外，实施例蛋白的片段还可用固相技术，通过直接合成多肽而加以生产。在体外合成蛋白质可以用人工或自动进行，可以分别化学合成实施例蛋白的各片段，然后用化学方法加以连接以产生全长的蛋白质分子。附图说明图1为无汁和持汁高粱的茎秆形态学观察及生理生化分析。(a)茎秆横切面的表型观察(白色标尺代表1厘米)，其中茎秆无汁高粱Ji2731(左)、茎秆持汁高粱E-tian(中)及杂交后代F1植株(右)；(b)茎秆无汁和持汁高粱从拔节期至乳熟期植株茎秆含水量变化，NL：拔节期(第九片叶出现)，FLS：旗叶期，HS：抽穗期，FS：开花期，AF：开花后一周，MS：乳熟期；(c)成熟期高粱茎秆含水量统计，包括茎秆无汁高粱Ji2731、茎本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控植物茎杆持汁性的新基因Dry，其特征在于：是如下1)或2)或3)或4)或5)的DNA分子：1)SEQ ID NO.1所示的DNA分子；2)SEQ ID NO.2所示的DNA分子；3)在SEQ ID NO.1基础之上，经过一至数个碱基替换和\或一至数个碱基的插入和\或缺失以及大片段的核苷酸序列插入\缺失\移位\倒位所形成能够调控茎杆持汁性的DNA分子；4)在0.1×SSPE或0.1×SSC、0.1％w/v SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜，能够与SEQ ID NO.2的DNA分子杂交且调控茎杆持汁性的相关蛋白的DNA分子；5)与SEQ ID NO.2的DNA分子具有70％以上的同源性且编码植物水分调控相关蛋白的DNA分子。

【技术特征摘要】
1.一种调控植物茎杆持汁性的新基因Dry，其特征在于：是如下1)或2)或3)或4)或5)的DNA分子：1)SEQIDNO.1所示的DNA分子；2)SEQIDNO.2所示的DNA分子；3)在SEQIDNO.1基础之上，经过一至数个碱基替换和\或一至数个碱基的插入和\或缺失以及大片段的核苷酸序列插入\缺失\移位\倒位所形成能够调控茎杆持汁性的DNA分子；4)在0.1×SSPE或0.1×SSC、0.1％w/vSDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜，能够与SEQIDNO.2的DNA分子杂交且调控茎杆持汁性的相关蛋白的DNA分子；5)与SEQIDNO.2的DNA分子具有70％以上的同源性且编码植物水分调控相关蛋白的DNA分子。2.根据权利要求1所述基因编码的蛋白质，其特征在于，是选自如下1)或2)所述的蛋白质：1)SEQIDNO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质。2)将SEQIDNO.3经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有调控茎杆持汁性的相关活性的蛋白质。3.含有权利要求1所述基因的表达盒、重组载体、转基因细胞系或重组菌。4.含有权利要求1所述基因序列，插入、和/或缺失、和/或取代若干个核苷酸的可调控茎杆持汁性的DNA分子。5.上述权利要求1或2所述基因和/蛋白质在用于转基因改良作...

【专利技术属性】
技术研发人员：景海春，张丽敏，冷传远，
申请(专利权)人：中国科学院植物研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11