FPA和FPAL在调控植物叶绿体发育中的应用制造技术

本发明专利技术公开了FPA和FPAL在调控植物叶绿体发育中的应用。本发明专利技术提供了如下1)‑3)中任一种物质在如下a‑c中至少一种中的应用：1)蛋白FPA和/或FPAL；2)编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子；3)含有编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；a)调控植物叶绿体发育；b)使植物白化苗变为绿色苗；c)调控植物叶绿体基因的表达。本发明专利技术从模式植物拟南芥中鉴定到了FPA和FPAL基因，通过研究该基因突变后导致的植物表型及其翻译后蛋白的生物学功能，详细描述了FPA和FPAL两个蛋白在植物叶绿体发育过程中的作用及其调控叶绿体编码基因的方式，为外源蛋白在叶绿体中高表达提供了可操作的技术手段。

【技术实现步骤摘要】
FPA和FPAL在调控植物叶绿体发育中的应用
本专利技术属于生物
，尤其涉及FPA和FPAL在调控植物叶绿体发育中的应用。
技术介绍
叶绿体是植物进行光合作用的重要场所，目前广泛被接受的理论是叶绿体来源于古老的蓝细菌被真核生物内吞后的共生作用。在长期的进化过程中，蓝细菌基因组中的大部分基因被整合到宿主基因组中，生成叶绿体。叶绿体基因组包含大约100个基因，这些基因编码的蛋白是光合复合体的重要亚基和质体基因表达调控蛋白。叶绿体中参与光合作用的复合体由核编码和叶绿体编码的蛋白共同组成。叶绿体编码基因与核编码基因之间的协同作用对叶绿体的正常发育及行使功能具有重要的意义。质体编码的RNA聚合酶PEP主要负责叶绿体自身编码基因的转录。PEP复合物的活性调节对植物叶绿体的发育至关重要。植物体内包含两种RNA聚合酶：核编码的质体RNA聚合酶(NEP)和质体编码的RNA聚合酶(PEP)(Liereetal,2011；Yagi&Shiina,2012)。NEP是T3/T7噬菌体型的RNA聚合酶，主要负责植物看家基因的转录，例如PEP的核心亚基和核糖体蛋白等(Puthiyaveetiletal,2010)。然而PEP是细菌型的RNA聚合酶，起源于蓝细菌，主要负责光合相关基因的转录。NEP和PEP聚合酶在叶绿体基因转录过程中行使不同的功能，以应答植物发育过程和外界各种环境条件的变化(Emanueletal,2004；Zoschkeetal,2007)。根据PEP和NEP所负责的不同叶绿体基因转录，可以把叶绿体基因分成三大类：第一类，主要由PEP负责转录的光合相关基因(psaA,psbA，psbD)；第二类，PEP和NEP共同负责转录的看家基因(clpP,rrn,operon)；第三类，NEP负责转录的accD和rpoB等基因(Allisonetal,1996；etal,2015)。PEP复合物定位于质体的类核区，以可溶和不溶的两种状态存在，不溶状态的复合物被命名为TAC(insolubletranscriptionalactivechromosome)(Pfalzetal,2006)。蛋白质组学分析PEP复合体鉴定出50多个PEP复合物亚基，其中18个是不溶的TAC组分(Pfalzetal,2006；reviewedinYuetal,2014)。TAC蛋白是被子植物和苔藓植物所特有。之前的很多研究表明，PEP复合物亚基缺失后导致PEP复合物活性降低，叶绿体翻译下降，最终导致植物出现白化表型，这些现象表明TAC亚基蛋白参与PEP依赖的转录。对于植物来说，PEP复合物活性直接影响了叶绿体的发育，其对叶绿体调节的机制研究就显得尤其重要。虽然大部分的PEP复合体已经被鉴定，但是PEP复合体的调控机制仍然不清楚。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供如下1)-3)中任一种物质的用途。本专利技术提供的如下1)-3)中任一种物质在如下a-c中至少一种中的应用：1)蛋白FPA和/或FPAL；2)编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子；3)含有编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白FPA为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列3或序列3第61-333位所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列3或序列3第61-333位所示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(1)衍生的蛋白质；所述蛋白FPAL为如下(3)或(4)：(3)由序列表中序列6或序列6第49-302位所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(4)将序列表中序列6或序列6第49-302位所示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(1)衍生的蛋白质；a)调控植物叶绿体发育；b)使植物白化苗变为绿色苗；c)调控植物叶绿体基因的表达。上述应用中，所述编码蛋白FPA的DNA分子是如下1)-4)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；2)编码区为序列表中序列2或序列2第181-1002位所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；4)与1)或2)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；所述编码蛋白FPAL的DNA分子是如下1)-4)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列4所示的DNA分子；2)编码区为序列表中序列5或序列5第145-909位所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；4)与1)或2)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的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。上述应用中，所述调控植物叶绿体发育为促进植物叶绿体发育；或所述调控植物叶绿体基因的表达为提高植物PEP依赖型基因的表达或降低NEP依赖型基因或降低NEP与PEP共同负责转录的基因。上述应用中，所述促进植物叶绿体发育为使植物叶绿体类囊体膜形成跺叠结构、使植物叶绿体类囊体膜结构完整和/或使植物叶绿体类囊体膜结构连续。上述1)-3)中任一种物质在改善植物叶绿体发育中的应用也是本专利技术保护的范围。上述1)-3)中任一种物质在培育植物PEP依赖基因的高表达的植物中的应用也是本专利技术保护的范围；上述1)-3)中任一种物质在培育由白化苗恢复为绿色苗植物中的应用也是本专利技术保护的范围。本专利技术另一个目的是提供一种获得由白化苗恢复为绿色苗的转基因植物的方法。本专利技术提供的方法，包括如下步骤：提高白化苗目的植物中蛋白FPA或FPAL的含量和/或活性，得到恢复为绿色苗的转基因植物；所述蛋白FPA为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列3或序列3第61-333位所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列3或序列3第61-333位所示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(1)衍生的蛋白质；所述蛋白FPAL为如下(3)或(4)：(3)由序列表中序列6或序列6第49-302位所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(4)将序列表中序列6或序列6第49-302位所示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(1)衍生的蛋白质。本专利技术第3个目的是提供一种获得由白化苗恢复为绿色苗的转基因植物的方法。本专利技术提供的方法，包括如下步骤：提高白化苗目的植物中蛋白FPA或FPAL编码基因的表达量和/或活性，得到恢复为绿色苗的转基因植物；所述蛋白FPA为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列3或序列3第61-333位所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.如下1)‑3)中任一种物质在如下a‑c中至少一种中的应用：1)蛋白FPA和/或FPAL；2)编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子；3)含有编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白FPA为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列3所示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(1)衍生的蛋白质；所述蛋白FPAL为如下(3)或(4)：(3)由序列表中序列6所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(4)将序列表中序列6所示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(1)衍生的蛋白质；a)调控植物叶绿体发育；b)使植物白化苗变为绿色苗；c)调控植物叶绿体基因的表达。

【技术特征摘要】
1.如下1)-3)中任一种物质在如下a-c中至少一种中的应用：1)蛋白FPA和/或FPAL；2)编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子；3)含有编码蛋白FPA和/或FPAL的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白FPA为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列3所示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(1)衍生的蛋白质；所述蛋白FPAL为如下(3)或(4)：(3)由序列表中序列6所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(4)将序列表中序列6所示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(1)衍生的蛋白质；a)调控植物叶绿体发育；b)使植物白化苗变为绿色苗；c)调控植物叶绿体基因的表达。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述编码蛋白FPA的DNA分子是如下1)-4)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；2)编码区为序列表中序列3所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；4)与1)或2)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；所述编码蛋白FPAL的DNA分子是如下1)-4)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列4所示的DNA分子；2)编码区为序列表中序列5所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；4)与1)或2)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述调控植物叶绿体发育为促进植物叶绿体发育；或所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈杰，王柏臣，阎臻，步田田，张娇，杨漫宇，
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