一种植物谷蛋白分选相关蛋白OsGPA16及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种植物谷蛋白分选相关蛋白OsGPA16及其编码基因与应用。本发明专利技术通过水稻谷蛋白分选突变体gpa16的表型分析和目标基因的初步定位，最终克隆得到谷蛋白分选相关蛋白OsGPA16，该相关蛋白由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示或SEQ ID NO.3所示。本发明专利技术的谷蛋白分选相关蛋白影响水稻胚乳中谷蛋白的分选过程，将所述蛋白的编码基因导入成熟谷蛋白含量降低的植物中，可以得到成熟谷蛋白含量正常的转基因植物，因此，本发明专利技术的蛋白及其编码基因可以应用于植物遗传改良。可以应用于植物遗传改良。可以应用于植物遗传改良。

【技术实现步骤摘要】
一种植物谷蛋白分选相关蛋白OsGPA16及其编码基因与应用


[0001]本专利技术属于基因工程领域，涉及一种植物谷蛋白分选相关蛋白OsGPA16及其编码基因与应用。

技术介绍

[0002]水稻是世界上重要的粮食作物，它是世界上一半以上人口的主粮，在我国有60%以上的人口以大米为主食。我国的水稻育种经历了矮化育种、杂种优势利用和超级稻培育三次飞跃，不但实现种源基本自给自足，产量大幅提升，还奠定了水稻育种科研水平国际领先地位。然而，随着我国人民群众生活水平提高，人均大米消费量却有所下降，人们对优质食味、营养健康大米需求明显增加。我国稻米品质改良虽然取得显著成效，但与国外优质水稻相比仍存在一定差距。
[0003]淀粉是稻米的主要营养成分，约占水稻种子干重80%，其含量、结构、理化性质是决定稻米品质的重要因素，因此目前对稻米食味品质遗传改良通常以淀粉为主。水稻贮藏蛋白作为稻米中仅次于淀粉的第二大类营养物质，在稻米食味品质形成中的作用也不容忽视。谷蛋白是水稻贮藏蛋白的主要组成部分，约占蛋白质总含量的60%
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80%，是稻米蛋白品质改良的首选目标。因此，从遗传、细胞、生化等层面解析谷蛋白合成、转运、加工、积累的遗传机制对改良稻米蛋白品质具有重要理论意义和实践价值。
[0004]谷蛋白前体积累（57H）突变体是谷蛋白前体不能进入蛋白体II或即便进入但不能被液泡加工酶切割而形成的一类遗传资源，是解析谷蛋白合成运输机理的理想遗传素材。通过对谷蛋白前体积累突变体进行基因克隆和功能研究，可以系统阐明谷蛋白从合成到沉积的分子网络途径。迄今为止，已经克隆了多个调控谷蛋白转运的关键基因，初步描绘了谷蛋白分选的分子机制，但是谷蛋白分选的完整调控网络依然不够清晰，需要我们持续定位、克隆更多关键基因来进一步揭示谷蛋白分选机制。本专利技术人从粳稻品种Kitaake的化学诱变突变体库中筛选获得了一个新的57H突变体gpa16，目前尚无报道关于OsGPA16蛋白参与水稻贮藏蛋白合成相关的研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术人通过水稻谷蛋白分选突变体gpa16克隆得到谷蛋白分选相关蛋白OsGPA16，从而提供一种谷蛋白分选相关蛋白及其编码基因与应用。本专利技术的谷蛋白分选相关蛋白影响水稻胚乳中谷蛋白的分选过程。将所述蛋白的编码基因导入成熟谷蛋白含量降低的植物中，可以得到成熟谷蛋白含量正常的转基因植物。本专利技术所述的蛋白及其编码基因可以应用于植物遗传改良。
[0006]本专利技术提供的谷蛋白分选相关蛋白（OsGPA16），来源于稻属水稻（Oryza sativavar.Kitaake），是如下（a）或（b）的蛋白质：（a）由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；（b）将SEQ ID NO.1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/或添加且仍具有所述功能的衍生蛋白质。
[0007]SEQ ID NO.1由695个氨基酸残基组成。
[0008]为了使（a）中的OsGPA16便于纯化，可在由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。
[0009]表1 标签的序列
[0010]上述（b）中的OsGPA16可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述（b）中的OsGPA16的编码基因可通过将SEQ ID NO.2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5
´
端和/或3
´
端连上表1所示的标签的编码序列得到。
[0011]同时，本专利技术还提供编码上述贮藏蛋白分选相关蛋白的基因（OsGPA16）。
[0012]所述基因OsGPA16的核苷酸序列可为如下1）或2）或3）或4）：1）SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；2）SEQ ID NO.3所示的核苷酸序列；3）在严格条件下与1）或2）限定的DNA序列杂交且编码所述蛋白的核苷酸序列；4）与1）或2）或3）限定的DNA序列具有90%以上同源性，且编码谷蛋白分选相关蛋白的核苷酸序列。
[0013]SEQ ID NO.2由2088个核苷酸组成。
[0014]含有以上任一所述基因的重组表达载体也属于本专利技术的保护范围。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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，如花椰菜花叶病毒（CAMV）35S启动子、玉米的泛素启动子（Ubiquitin），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。
[0018]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。
[0019]所述重组表达载体可为在pCAMBIA1305.1载体的多克隆位点EcoRI和NcoI之间重组插入所述基因（OsGPA16）得到的重组质粒。所述重组质粒具体可为pCAMBIA1305.1
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OsGPA16；所述pCAMBIA1305.1
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OsGPA16是将由OsGPA16基因组编码序列连同上游2113bp的启动子区和下游891bp的片段通过重组技术插入到pCAMBIA1305.1多克隆位点EcoRI和NcoI之间得到的(Takara公司，In
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fusion重组试剂盒)。
[0020]将含有OsGPA16的pCAMBIA1305.1命名为pCAMBIA1305.1
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OsGPA16。
[0021]含有以上任一所述基因（OsGPA16）的表达盒、转基因细胞系及重组菌均属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谷蛋白分选相关蛋白或其编码基因在植物育种中的应用，其特征在于，其用于将谷蛋白分选异常的植物培育成谷蛋白分选正常的转基因植物；所述谷蛋白分选相关蛋白是由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2或SEQ ID NO.3所示。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述植物是烟草、百脉根、拟南芥、水稻、小麦、玉米、黄瓜、番茄、杨树、草坪草或苜宿。4.一种培育谷蛋白分选正常的转基因植物的方法，其特征在于，将谷蛋...

【专利技术属性】
技术研发人员：万建民，任玉龙，张玉，王益华，朱韵，赵志超，王昕，雷财林，王洁，程治军，郭秀平，林启冰，朱杉杉，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：