大豆茸毛稀少相关蛋白及其编码基因和应用制造技术

本发明专利技术提供一种从大豆中分离的与茸毛稀少性状相关的蛋白及其编码基因和应用，同时本发明专利技术还提供包含所述基因的表达盒、重组载体及其重组表达转化体，以及获得相应的转基因大豆的方法。的方法。

【技术实现步骤摘要】
大豆茸毛稀少相关蛋白及其编码基因和应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体地涉及一种大豆茸毛稀少相关蛋白及其编码基因和应用。

技术介绍

[0002]植物表皮毛(Trichome)由表皮细胞发育而来，是存在于绝大多数陆地植物地上部分表皮组织的一种特化结构。根据表皮毛的形态、位置以及自身属性可以分为单细胞或多细胞、有分支或无分支以及有腺体或无腺体。
[0003]植物表皮毛为表皮层和环境之间构筑了一道天然的物理屏障，可以增加叶片的反射率、降低植物蒸腾速率、增强植物冷害或紫外辐射的耐受性以及保护植物组织免受昆虫的危害等(Kang et al.，2010；Schilmiller et al.，2009；Tingey，1991；Wagner et al.，2004；Wang et al.，2008；Wester et al.，2009)，在植物的生长和发育过程中发挥着极其重要的生物学功能。植物表皮毛由于结构简单，易于观察等特点被作为研究植物细胞命运决定的一种模式系统(Schellmann and Hulskamp，2005)。
[0004]植物在整个生命周期过程中会遭受各种来自生物或者非生物的胁迫，而植物表皮毛作为植物的最外层结构，具有抵御外界环境伤害的作用(Johnson，1975；Loughner et al.，2008；Traw and Bergelson，2003)。植物表皮毛对于生物胁迫的抵御主要是通过物理障碍的方式发挥作用，减少生物对植物体本身的伤害。在拟南芥中研究发现，无表皮毛更容易遭受植食性昆虫损害(Loe et al.，2007)。
[0005]此外，植物的腺体毛可以通过分泌大量的次生代谢物(如萜类、酚类、生物碱和甾醇等)来驱赶、诱捕或者化学毒杀昆虫从而保护植物自身不受侵害(Valverde et al.，2001)。在陆地棉中，研究人员发现腺体毛的数量随着植物年龄的增加而增多，分泌的正十三烷-2-酮的量也增多，从而抗虫性增加(Leite et al.，2001)。烟草中的次生代谢产物越多，例如茉莉酸甲酯，抗虫性的效果越好(Laue et al.，2000)。在辣椒中，相较于无茸毛材料，拥有表皮毛的材料对辣椒斑点病具有更好的抗性作用(Kim et al.，2011)。在番茄中，IV型和VI型腺体毛中分泌的次生代谢物质(姜烯和酰基糖)可以对植食性昆虫(如烟粉虱、桃蚜、红蜘蛛、甜菜夜蛾及叶螨等)有很好的抵御作用(Liedl et al.，1995；Maluf et al.，2001)。
[0006]此外，番茄突变体中的表皮毛减少和形态改变时会明显导致次生代谢物含量下降，如萜类、黄酮类和多酚等含量显著下降，最终表现为抗虫性下降(Kang et al.，2016；Kang et al.，2010)。植物表皮毛除了具有防御外来生物侵害的作用，在提高植物体应对非生物胁迫中也具有非常重要的作用。例如，稠密表皮毛番茄材料在相同条件下具有更高的抗旱和抗寒的能力(Johnson，1975)，橄榄叶片表皮毛能够保护植物体免受紫外光和低温等逆境的危害(Karabourniotis et al.，1992)。
[0007]大豆原产我国，已经有5000年的栽培历史，是重要的经济粮食作物。但由于我国大豆平均产量较低，目前我国大豆生产远远不能满足我国大豆消费需求。
[0008]目前对于大豆的抗病、虫性的赋予方法已经进行了各种研究。如在大豆抗蚜虫的转基因研究中，使用了苏云金芽孢杆菌杀虫结晶蛋白，简称Bt基因；来自植物本身的抗虫基因如蛋白酶抑制剂基因和外源凝集素基因等。同时，也有针对病毒抗性的抗花叶病毒转基因，抗大豆胞囊线虫，以及导入其他外源DNA如鹰嘴豆，皂角等，以及人工合成的杀虫基因表达载体的研究。但目前的转基因技术研究的主要是Bt，几丁质酶，蛋白酶抑制剂，植物凝集素类的基因，可利用的基因数量种类有限，需要进一步筛选鉴定。并且，存在常用的筛选标记，抗生素基因和除草剂抗性基因可能会影响人体健康，破坏生态环境的缺点。
[0009]与此相比，利用来自多样性的大豆品种资源的大豆自身基因进行转基因，在获得的植株中不会引入他种外源基因，更容易实现基因的功能，大大提高了安全性。进一步，如果基于易于观察的天然性状如根系密度，表皮毛等作为选择标记，可以避免对人体健康，生态环境的影响，具有无可比拟的优势。
[0010]Hill等发现，在大豆中，拥有稠密茸毛密度的近等基因系比无毛的近等基因系有显著较高的蚜虫密度(Hill et al.，2006)。相比水稻玉米等作物，大豆的研究起步较晚，目前仅有个别调控重要农艺性状包括结荚习性，开花时间，裂荚等相关性状的基因被报道出来，而已报道的大豆中与表皮毛相关的基因较少。例如，已有报道茸毛色相关基因大豆类黄酮3
’-
羟化酶在区分灰色绒毛大豆及棕色绒毛大豆中的应用(2014)，但对于茸毛密度相关的基因尚未报道。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是提供一种大豆茸毛稀少相关蛋白及其编码基因和应用。
[0012]专利技术人从测序品种美国大豆种系Williams 82中发现了一种与茸毛性状相关的蛋白，将其命名为GmPs蛋白，其编码基因在Williams 82大豆测序基因组中的位置为Chrl2：34824285..34825948，功能注释未知。
[0013]专利技术人发现，GmPs蛋白在利用植物表达载体如农杆菌进行过表达时，与来源种系相比，获得的植株的茸毛性状出现了茸毛密度更加稀少的显著改变，且抗旱性增加。这样的效果是基于现有的技术预料不到的，由此，专利技术人发现了一种分离的蛋白质，其为大豆茸毛稀少相关蛋白，以及首次注释其编码序列在大豆基因组中的功能。
[0014]为实现上述目的，本专利技术提供一种分离的蛋白质GmPs，其为控制大豆茸毛数目稀少表型的蛋白，包括：
[0015](a)由SEQ ID NO：1所述氨基酸序列组成的蛋白质；或
[0016](b)将(a)蛋白质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(a)蛋白质活性的由(a)蛋白质衍生的蛋白质；或
[0017](c)在(a)蛋白质或(b)蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上表达纯化标签的蛋白质。
[0018]其中，所述的表达纯化标签可以是本领域常规所述的各类蛋白表达纯化用标签，其氨基酸序列更优选如SEQ ID NO：2～SEQ ID NO：6中的任一种所示，具体请参见表1所示。
[0019]表1表达纯化标签的序列
[0020]标签名称残基数目优选序列Poly-Arg5-6(通常为5个)SEQ ID NO：2
Poly-His2-10(通常为6个)SEQ ID NO：3FLAG8SEQ ID NO：4Strep-tag II8SEQ ID NO：5c-myc10SEQ ID NO：6
[0021]为实现上述目的，本专利技术还提供一种分离的基因GmPs，其编码如前所述的蛋白质GmPs。
[0022]优选地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.蛋白质，其为：(a)由SEQ ID NO：1所述氨基酸序列组成的蛋白质；或(b)将(a)蛋白质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(a)蛋白质活性的由(a)蛋白质衍生的蛋白质；或(c)在(a)蛋白质或(b)蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上表达纯化标签的蛋白质，优选所述表达纯化标签的氨基酸序列如SEQ ID NO：2～SEQ ID NO：6中的任一种所示。2.基因，其编码如权利要求1或2所述的蛋白质。3.根据权利要求2所述的基因，其包括如下核苷酸序列：(1)核苷酸序列如SEQ ID NO：7所示的核苷酸序列；或(2)核苷酸序列如SEQ ID NO：8所示的核苷酸序列；或(3)在严格条件下与(1)或(2)限定的DNA序列杂交的核苷酸序列；或(4)与(1)或(2)限定的DNA序列具有90％以上序列同一性的核苷酸序列。4.表达盒，所述表达盒包含权利要求2或3所述的基因，优选进一步包含启动子和终止子，其中所述启动子优选为35S启动子，更优选为如SEQ ID NO：17所示的核苷酸序列的35S启动子，独立地，所述终止子优选包含如SEQ ID NO：18所示的核苷酸序列。5.重组载体，所述重组载体包含权利要求2或3所述的基因或权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：田志喜，刘书林，张敏，周国安，潘毅，樊磊，杨霞，刘智，
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：