大豆GmSAMMT基因在调控植物蛋白含量和/或产量中的应用制造技术

本发明专利技术涉及基因工程技术领域，特别是涉及大豆GmSAMMT基因在调控植物蛋白含量和/或产量中的应用。本发明专利技术通过实验证明GmSAMMT基因在敲除株系中的表达量比对照显著降低，敲除株系的蛋白含量和粒重较对照显著提高；过表达GmSAMMT基因也得到两个株系，该基因在两个过表达株系中的转录水平得到了显著提高，但蛋白含量与对照相比则显著降低，粒重虽然也降低但不显著。粒重和蛋白含量在GmSAMMT敲除转基因大豆材料中的变化结果表明，该基因负调控大豆的粒重和蛋白含量，敲除该基因可同时改善大豆的产量和品质性状，可以用于大豆的营养品质改良。良。良。

【技术实现步骤摘要】
大豆GmSAMMT基因在调控植物蛋白含量和/或产量中的应用


[0001]本专利技术涉及基因工程
，特别是涉及大豆GmSAMMT基因在调控植物蛋白含量和/或产量中的应用。

技术介绍

[0002]从农作物(如大豆，玉米和小麦)中提取的蛋白质(被称为植物蛋白)通常作为食用油，淀粉或其他食品加工产品的副产品。与动物来源的蛋白质相比，植物蛋白质的生产消耗较少的自然资源因此被认为对环境更有利。大豆[Glycine max(L.)Merr.]是植物蛋白的主要来源，在我们的日常生活中起着不可替代的作用。随着人们生活水平的提高，食品的健康和营养问题逐渐被人们所关注。大豆种子富含蛋白质，含有35％～42％的蛋白质。种子蛋白质含量和产量是大豆的重要性状，阐明这两个性状的遗传和分子机制，对大豆种子产量和品质改良具有重要意义。
[0003]S
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腺苷
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L
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甲硫氨酸甲基转移酶(S
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adenosyl
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L
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methionine methyltransferase)在动物和大肠杆菌中研究的比较多，在植物中很少被报道。在拟南芥中的研究表明，甲硫氨酸是植物细胞中的基本代谢物，S
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腺苷甲硫氨酸(SAM)是甲硫氨酸的第一个代谢物，可以调节乙烯、多胺和生物素等多种代谢物的水平。SAM是生物体内主要的生物甲基供体，这一过程由S
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腺苷
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L
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甲硫氨酸甲基转移酶来催化完成。在大豆中还没有该类酶基因功能的报道。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了大豆GmSAMMT基因在调控植物蛋白含量和/或产量中的应用。本专利技术所述大豆GmSAMMT基因可以调控植物蛋白含量和/或产量，敲除GmSAMMT基因可显著提高大豆的蛋白质含量，同时粒重也显著增加。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了大豆GmSAMMT基因在以下一种或多种方面中的应用，包括：
[0007]1)调控植物蛋白含量；2)调控植物粒重；3)调控植物粒长；4)调控植物粒宽；5)调控植物粒厚；所述GmSAMMT基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]优选的，所述调控植物蛋白含量包括：通过负调控GmSAMMT基因的表达来提高植物蛋白含量，或通过正调控GmSAMMT基因的表达来降低植物蛋白含量。
[0009]优选的，所述植物蛋白包括植物种子中的蛋白。
[0010]优选的，所述调控植物粒重包括通过负调控GmSAMMT基因的表达来提高植物粒重；
[0011]所述调控植物粒长包括通过负调控GmSAMMT基因的表达来提高植物粒长；
[0012]所述调控植物粒宽包括通过负调控GmSAMMT基因的表达来提高植物粒宽；
[0013]所述调控植物粒厚包括通过负调控GmSAMMT基因的表达来提高植物粒厚。
[0014]优选的，所述植物包括豆科植物。
[0015]优选的，所述豆科植物包括大豆。
[0016]本专利技术还提供了大豆GmSAMMT基因在培育高蛋白和/或高产的转基因植物中的应用，所述GmSAMMT基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0017]优选的，所述植物包括豆科植物。
[0018]优选的，所述豆科植物包括大豆。
[0019]本专利技术还提供了一种敲除GmSAMMT基因的sgRNA，包括敲除靶点的扩增引物；所述扩增引物为核苷酸序列如SEQ ID No.11～18所示的引物。
[0020]有益效果：
[0021]本专利技术提供了大豆GmSAMMT基因在以下一种或多种方面中的应用，包括：1)调控植物蛋白含量；2)调控植物粒重；3)调控植物粒长；4)调控植物粒宽；5)调控植物粒厚；所述GmSAMMT基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ IDNO.1所示。本专利技术利用CRISPR
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Cas9技术定点编辑大豆GmSAMMT基因后，得到两个GmSAMMT基因被编辑的株系，qRT
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PCR结果表明GmSAMMT基因在敲除株系中的表达量比对照显著降低，敲除株系的蛋白含量和粒重较对照显著提高；过表达GmSAMMT基因也得到两个株系，该基因在两个过表达株系中的转录水平得到了显著提高，但蛋白含量与对照相比则显著降低，粒重虽然也降低但不显著。亚细胞定位结果表明GmSAMMT定位在细胞核中。粒重和蛋白含量在GmSAMMT敲除转基因大豆材料中的变化结果表明，该基因负调控大豆的粒重和蛋白含量，敲除该基因可同时改善大豆的产量和品质性状，可以用于大豆的营养品质改良。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0023]图1为GmSAMMT的PCR扩增结果；
[0024]图2为GmSAMMT组织表达水平分析；
[0025]图3为GmSAMMT基因亚细胞定位结果；
[0026]图4为GmSAMMT过表达载体示意图；
[0027]图5为GmSAMMT转基因材料PCR检测结果；
[0028]图6为GmSAMMT敲除转基因材料的获得示意图和测序结果；
[0029]图7为转基因大豆株系中GmSAMMT转录水平检测结果；
[0030]图8为GmSAMMT转基因材料大豆籽粒中的蛋白含量结果；
[0031]图9为GmSAMMT转基因材料大豆的种子表型、百粒重、粒长、粒宽和粒厚测定结果。
具体实施方式
[0032]大豆GmSAMMT基因在以下一种或多种方面中的应用，包括：
[0033]1)调控植物蛋白含量；2)调控植物粒重；3)调控植物粒长；4)调控植物粒宽；5)调控植物粒厚；所述GmSAMMT基因编码的蛋白(记为GmSAMMT蛋白)的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，具体如下：
[0034]MAKLFLKQAKQYADARPSYPPQLFQFIASKTPSHNLAWDVGTGSGQAAKSLAAIYKNVIATDASDKQLEFAAKLPNVRYQHTPSTMSTAELEQMVASKGTIDLVTIAQALHWFDRPTFYEQVKWVLKKPHGIIAAWCYYLPRVSDAFDTVFDQFYSTNVSPYWDPARKWVDDNYRSIDFPFEPVDGADHTGPFEFVTETMMDLDDFLTYIRSWSAYQTAK
EKGVELLAEDVVEKFKLAWGEDAKKVVKFPIYLRIGRTGDS。
[0035]在本专利技术中，所述GmSAMMT基因的核苷酸序列优选如SEQ ID NO.2所示，具体如下：5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大豆GmSAMMT基因在以下一种或多种方面中的应用，包括：1)调控植物蛋白含量；2)调控植物粒重；3)调控植物粒长；4)调控植物粒宽；5)调控植物粒厚；所述GmSAMMT基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述调控植物蛋白含量包括：通过负调控GmSAMMT基因的表达来提高植物蛋白含量，或通过正调控GmSAMMT基因的表达来降低植物蛋白含量。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述植物蛋白包括植物种子中的蛋白。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述调控植物粒重包括通过负调控GmSAMMT基因的表达来提高植物粒重；所述调控植物粒长包括通过负调控GmSAMMT基因的表达来提高植物粒长；所述调控植物粒宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻德跃，阚贵珍，元文杰，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：