一种植物表观遗传因子及其编码基因在氮素高效利用中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种植物表观遗传因子CsSDG43及其编码基因在氮素高效利用中的应用，本发明专利技术提供的蛋白质，蛋白序列如SEQ ID NO：1所示。本发明专利技术还保护一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：在植物中导入CsSDG43基因，得到与所述植物相比氮素利用率增强的转基因植物。本发明专利技术还保护一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：在植物中导入抑制CsSDG43基因表达的物质，得到与所述植物相比氮素利用率减弱的转基因植物。本发明专利技术对于研究植物氮素利用调控机制、培育氮素利用率增强或减弱植物具有应用价值，对于植物氮素高效利用育种具有应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种植物表观遗传因子及其编码基因在氮素高效利用中的应用
本专利技术涉及一种植物表观遗传因子CsSDG43及其编码基因在氮素高效利用中的应用。
技术介绍
氮素是植物生长所必需的大量元素之一，氮素利用率是影响植物生长速率的重要因素。组蛋白修饰是植物氮素利用效率的重要调控因素，组蛋白修饰酶介导各种组蛋白修饰变化并且调控大量氮素利用效率相关基因的表达，从而提高植物对氮素的利用效率。因此，表观修饰酶及其编码基因在改造植物氮素利用效率方面有着广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种植物氮素高效利用相关蛋白CsSDG43及其编码基因在植物氮素利用中的应用。本专利技术提供的蛋白质，来源于茶树国家级良种福鼎大白，命名为CsSDG43，为如下(a)或(b)或(c)：(a)蛋白序列为SEQIDNO：1所示的蛋白质；(b)与(a)具有95％以上序列相似性且与植物耐旱性相关的蛋白质；(c)在(a)或(b)的N端或C端连接标签得到的融合蛋白质。标签具体如表1所示。表1标签的序列蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。编码CsSDG43的基因，命名为CsSDG43基因，也属于本专利技术的保护范围。CsSDG43基因为如下(1)或(2)所述的DNA分子：(1)编码序列为SEQIDNO：2所示的DNA分子；(2)与(1)具有75％以上序列相似性且编码植物氮素高效利用相关蛋白的DNA分子；含有CsSDG43基因的表达盒、重组载体或重组菌都属于本专利技术的保护范围。所述重组载体具体可为重组表达载体。可用现有的表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。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或转基因微生物进行鉴定及筛选，可对所用表达载体进行加工，如加入在植物或微生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。从转基因安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以表型筛选。本专利技术还保护CsSDG43蛋白的应用，为如下(I)或(II)：(I)增强植株氮素利用率；(II)减弱植株氮素利用率。本专利技术还保护一种植物育种方法，包括如下步骤：提高目的植物中CsSDG43蛋白的活或含量，从而增强植株氮素利用率。本专利技术还保护CsSDG43基因在培育氮素利用率增强的转基因植物中的应用。本专利技术还保护一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：在植物中导入CsSDG43基因，得到氮素利用率增强的转基因植物。本专利技术还保护一种植物育种方法，包括如下步骤：降低目的植物中CsSDG43蛋白的活性或含量，从而减弱植株氮素利用率。本专利技术还保护一种制备转基因植物的方法，包括如下步骤：在植物中导入抑制sSDG43基因表达的物质，得到氮素利用率减弱的转基因植物。以上任一所述植物为双子叶植物。所述双子叶植物具体为拟南芥和茶树。所述拟南芥具体可为哥伦比亚生态型拟南芥。本专利技术提供了一种与植物氮素高效利用相关的蛋白质及其编码基因，将编码基因导入植物后，植物对氮素的利用效率显著升高。本专利技术对于研究植物氮素利用机制，培育氮素利用率增强或减弱植物具有应用价值，对于植物氮素高效利用育种具有应用前景。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，如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂合成酶Nos基因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3’端转录的非翻译区均具有类似功能。使用所述基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或组成型启动子，此外，使用本专利技术的基因构建植物表达载体时，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，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株.本专利技术还提供所述的基因、蛋白、重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌中的至少一种在植物育种中的应用，特别是在培育nai形成正常或粒型变大的植物育种中的应用。本专利技术还提供所述的基因、蛋白、重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌中的至少一种在水稻育种中的应用，特别是在培育粒型形成正常或粒型变大的水稻育种中的应用。本专利技术所述的氮素利用率异常的植物为氮素利用率变小的植物；所述氮素利用率正常的植物为氮素利用率正常的植物。附图说明图1为CsSDG43基因在正常培养(NN)和低氮(LN-1、LN-2、LN-3的氮素含量分别为正常培养的1/5、1/10、1/20)条件下的相对表达量结果，CsGADPH为内参基因。图2为CsSDG43蛋白的氨基酸序列。图3为CsSDG43基因的全长CDS序列。图4为纯合转基因株系半定量PCR电泳图(A)和定量PCR结果(B)，野生植株(WT)和三个过表达株系(OE1、OE2、OE3)的CsSDG43基因表达情况，AtGADPH为内参基因。图5为野生植株(WT)和三个过表达株系(OE1、OE2、OE3)正常培养和低氮条件(正常氮素含量的1/20)下的干重统计。图6为过表达株系(OE1)相对野生植株(WT)的叶片显著上调基因的GO途径富集结果。图7为过表达株系(OE1)相对野生植株(WT)的根部显著上调基因的GO途径富集结果。图8为高亲和性氮转运蛋白基因NRT2.1、NRT2.2、NRT2.5、NRT2.7在过表达株系(OE1、OE2、OE3)和野生植株(WT)根部的相对表达量结果，AtGADPH为内参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白质，为如下(a)或(b)或(c)：/n(a)蛋白序列为SEQ ID NO：1所示的蛋白质；/n(b)与(a)具有95％以上序列相似性且与植物氮素高效利用相关的蛋白质；/n(c)在(a)或(b)N端或C端连接标签得到的融合蛋白质。/n

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，为如下(a)或(b)或(c)：
(a)蛋白序列为SEQIDNO：1所示的蛋白质；
(b)与(a)具有95％以上序列相似性且与植物氮素高效利用相关的蛋白质；
(c)在(a)或(b)N端或C端连接标签得到的融合蛋白质。


2.编码权利要求1所述蛋白质的基因，其特征在于：所述基因为如下(1)或(2)所述的DNA分子：
(1)编码序列为SEQIDNO：2所示的DNA分子；
(2)与(1)具有75％以上序列相似性且编码植物氮素高效利用相关蛋白的DNA分子。


3.含有权利要求2所述基因的表达盒、重组载体或重组菌。


4.权利要求1所述蛋白质的应用，为如下(I)或(II)：
(I...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，赵琳，陈清华，胡双玲，郭飞，赵华，倪德江，吴琦，
申请(专利权)人：华中农业大学，中国标准化研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42