拟南芥GIF1基因在调控种子大小中的应用制造技术

本发明专利技术公开了拟南芥GIF1基因在调控种子大小中的应用。本发明专利技术提供了如下1)‑3)中任一种物质在调控植物种子大小中的应用；1)蛋白GIF1；2)编码蛋白GIF1的核酸分子；3)含有编码蛋白GIF1的核酸分子的重组载体、表达盒或重组菌；本发明专利技术的实验证明了拟南芥GIF1基因对种子大小具有重要调节作用，GIF1基因功能缺失突变体gif1产生小种子，而过表达GIF1基因植株(35S:Myc‑GIF1)可产生大种子，该基因可用于增加植物种子产量，对于植物育种具有重要启示意义。

The application of Arabidopsis gif1 gene in regulating seed size

【技术实现步骤摘要】
拟南芥GIF1基因在调控种子大小中的应用
本专利技术属于生物
，尤其涉及拟南芥GIF1基因在调控种子大小中的应用。
技术介绍
人类的主食主要来源于作物的种子，例如水稻与小麦。决定水稻和小麦的产量具有三要素：穗数、粒重和分蘖数。种子粒重与种子大小密切相关，因此种子大小是重要的农艺性状，也是决定植物种子产量的重要因子。随着当今人口的快速增长、人均耕地面积不断减少及全球气候变化对环境的影响，导致人类粮食面临短缺，如何增加人类粮食成为一个亟待解决的重大问题，因此挖掘影响植株种子大小的基因、开发高产基因资源和提高粮食产量对保证我国粮食安全具有十分重要的价值。多数二倍体植物种子由种皮、胚乳和胚三部分组成。胚乳和胚由受精后的合子发育而来，而种皮由母体成分发育而来，因此最终种子大小由母体组分与合子组分共同协同调控。目前一些影响植物种子母体组分与合子组分的信号通路已被报道，它们包括：泛素化蛋白途径，例如AtDA1、AtSAMBA、OsGW2和OsWTG1基因等；G蛋白途径，例如OsRGB1、GS3、OsMADS1和OsRGA1基因等；MAPK途径(mitogen-activatedproteinkinase(MAPK)signaling)，例如OsMKKK10、OsMKK4、OsMAPK6和OsMKP1基因等；植物激素途径，例如OsGSK2、OsGSE5、OsBG1和OsARF4基因等；转录因子调节途径，例如OsGRF4、OsGW6、AtAP2和MtBS1基因等。然而种子发育过程复杂，最终决定种子大小的分子机理目前仍不清楚。进一步挖掘影响植物种子大小的基因，对人类进一步了解植物种子发育过程及提高作物产量具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供蛋白GIF1及其相关生物材料在调控植物种子大小中的应用。本专利技术提供了如下1)-3)中任一种物质在调控植物种子大小中的应用；1)蛋白GIF1；2)编码蛋白GIF1的核酸分子；3)含有编码蛋白GIF1的核酸分子的重组载体、表达盒或重组菌；所述蛋白GIF1为如下(1)或(2)或(3)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)由序列表中序列2所示的氨基酸序列的末端添加标签序列组成的蛋白质；(3)将序列表中序列2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)或(2)衍生的蛋白质。上述中，一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。上述标签具体如表1所示。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-myc10EQKLISEEDLHA9YPYDVPDYA在本专利技术的实施例中，标签序列为myc序列，(2)所示的蛋白GIF1的氨基酸序列为序列4。上述应用中，所述编码蛋白GIF1的核酸分子是如下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。上述严格条件可为用6×SSC，0.5％SDS的溶液，在65℃下杂交，然后用2×SSC，0.1％SDS和1×SSC，0.1％SDS各洗膜一次。上述应用中，所述调控植物种子大小为增加植物种子大小。上述物质在培育种子大小增加的植物或大种子植物中的应用也是本专利技术保护的范围。上述降低植物中蛋白GIF1的含量和/或活性的物质，或，降低植物中编码蛋白GIF1的核酸分子的表达的物质，在培育种子大小缩小的植物或小种子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培育种子大小增加的转基因植物的方法。本专利技术提供的方法，为如下1)或2)：1)所述的方法包括如下步骤：提高目的植物中蛋白GIF1的含量和/或活性，得到转基因植物；2)所述的方法包括如下步骤：提高目的植物中编码蛋白GIF1的核酸分子的表达，得到转基因植物；所述转基因植物的种子大于所述目的植物；所述蛋白GIF1为如下(1)或(2)或(3)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)由序列表中序列2所示的氨基酸序列的末端添加标签序列组成的蛋白质；(3)将序列表中序列2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)或(2)衍生的蛋白质。上述方法中，所述提高目的植物中蛋白GIF1的含量和/或活性，或，所述提高目的植物中编码蛋白GIF1的核酸分子的表达，均是将所述编码蛋白GIF1的核酸分子导入所述目的植物中；具体是通过含有编码蛋白GIF1的核酸分子的重组载体导入，所述重组载体为pCAMBIA1300-221-Myc-GIF1，该重组载体pCAMBIA1300-221-Myc-GIF1表达Myc-GIF1融合蛋白，该融合蛋白的氨基酸序列见序列4，第1-73位为Myc标签序列(载体骨架上)；第74-283位为GIF1蛋白序列。本专利技术第3个目的是提供一种培育种子大小缩小的目的植物的方法。本专利技术提供的方法，为如下3)或4)：3)所述的方法包括如下步骤：降低受体植物中蛋白GIF1的含量和/或活性，得到目的植物；4)所述的方法包括如下步骤：降低受体植物中编码蛋白GIF1的核酸分子的表达，得到目的植物；所述目的植物的种子小于所述受体植物；所述蛋白GIF1为如下(1)或(2)或(3)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)由序列表中序列2所示的氨基酸序列的末端添加标签序列组成的蛋白质；(3)将序列表中序列2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)或(2)衍生的蛋白质；在本目的的方法中，受体植物为野生型拟南芥，目的植物为突变体gif1。上述中，所述植物为双子叶植物或单子叶植物。本专利技术实验证明了拟南芥GIF1基因对种子大小具有重要调节作用，GIF1基因功能缺失突变体gif1产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.如下1)-3)中任一种物质在调控植物种子大小中的应用；/n1)蛋白GIF1；/n2)编码蛋白GIF1的核酸分子；/n3)含有编码蛋白GIF1的核酸分子的重组载体、表达盒或重组菌；/n所述蛋白GIF1为如下(1)或(2)或(3)：/n(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；/n(2)由序列表中序列2所示的氨基酸序列的末端添加标签序列组成的蛋白质；/n(3)将序列表中序列2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)或(2)衍生的蛋白质。/n

【技术特征摘要】
1.如下1)-3)中任一种物质在调控植物种子大小中的应用；
1)蛋白GIF1；
2)编码蛋白GIF1的核酸分子；
3)含有编码蛋白GIF1的核酸分子的重组载体、表达盒或重组菌；
所述蛋白GIF1为如下(1)或(2)或(3)：
(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
(2)由序列表中序列2所示的氨基酸序列的末端添加标签序列组成的蛋白质；
(3)将序列表中序列2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)或(2)衍生的蛋白质。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：(2)所述的蛋白GIF1的氨基酸序列为序列4。


3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：
所述编码蛋白GIF1的核酸分子是如下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。


4.根据权利要求1-3中任一所述的应用，其特征在于：所述调控植物种子大小为增加植物种子大小。


5.权利要求1-4任一项中的所述物质在培育种子大小增加的植物或大种子植物中的应用。


6.降低植物中蛋白GIF1的含量和/或活性的物质，或，降低植物中编码蛋白GIF1的核酸分子的表达的物质，在培育种子大小缩小的植物或小种子植物中的应用。


7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祖培，李云海，李娜，
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