一种水稻胚乳粉质相关的基因OsFLO24及其编码蛋白质和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻胚乳粉质相关的蛋白FLO24及其编码基因与应用。本发明专利技术通过水稻胚乳粉质突变体flo24的表型分析和目标基因的初步定位，最终克隆得到胚乳粉质相关的蛋白OsFLO24，该相关蛋白由SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成。本发明专利技术的淀粉颗粒发育相关蛋白影响水稻胚乳淀粉的合成过程，导致水稻籽粒呈现中心粉质表型，将所述蛋白的编码基因导入淀粉颗粒异常的植物中，可以得到淀粉填充正常的转基因植物，因此，本发明专利技术所述蛋白及其编码的基因可以应用于植物遗传改良。因可以应用于植物遗传改良。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻胚乳粉质相关的基因OsFLO24及其编码蛋白质和应用


[0001]本专利技术属于基因工程领域，具体涉及一种水稻胚乳粉质相关基因OsFLO24及其编码蛋白质和应用。

技术介绍

[0002]水稻是世界上近一半人口的主粮。世界人口（尤其是亚洲区域）的持续增长，对水稻产量和品质不断提出更高要求。确保稻米产量逐年稳产增长，事关世界粮食安全和社会稳定，稻米品质提升同样至关重要。稻米淀粉积累的多少可影响种子大小和重量，与水稻产量和品质直接相关。同时，稻米淀粉的组成比例可影响其食味，和水稻品质密切相关。另外，淀粉也是种子萌发和幼苗出土时的主要能量来源，在水稻生长发育中发挥重要作用。因此，深入研究稻米淀粉形成机制，具有重要的实际应用价值和生物学意义。
[0003]高等植物中，淀粉是植物储存能量的主要碳水化合物，大量存在于块茎、块根、种子中，它不仅是人类主要的能量来源，而且是重要的工业原料。淀粉是植物中最主要的储能物质，尽管许多参与淀粉合成过程的酶和调控因子已经被鉴定出来，但是淀粉合成及淀粉颗粒发育是一个复杂的过程。新的参与调控淀粉合成的关键因子还需要进一步鉴定。水稻胚乳中淀粉所占比例最高，并且是主要的能量来源，其结构和性质决定了稻米的外观品质和食味品质等，因此胚乳淀粉突变体的研究具有重要的意义。
[0004]研究表明，光合作用是淀粉合成所需物质的最初来源。光合产物在质体（叶绿体和造粉体）中，经过一系列酶的催化、加工，最终形成了淀粉。与淀粉合成相关的关键酶主要包括：ADPG 葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）、淀粉合成酶（Starchsynthase, SS）、颗粒结合型淀粉合成酶（Granule
‑
bound starch synthase，GBSS）、淀粉分支酶（Starch branching enzyme, SBE）和淀粉去分支酶（Debranching enzyme, DBE）。其中，GBSS 参与直链淀粉（amylose）合成，SS、BE、DBE 则与支链淀粉（amylopectin）的形成相关,它们在叶绿体和造粉体中所参与的淀粉合成途径相同。这些关键酶的功能不但受到外界环境（如温度等）的影响，而且它们相互之间也存在调节作用。调控淀粉合成途径的分子机制还是不清楚。这就需要我们定位和克隆更多的调控因子来进一步揭示淀粉合成的分子机制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于公开一种水稻胚乳粉质相关基因OsFLO24及其编码蛋白质和应用。
[0006]本专利技术提供的基因OsFLO24，为如下1）或2）或3）或4）所述的DNA分子：1）SEQ ID NO.1所示的DNA分子；2）SEQ ID NO.2所示的DNA分子；3）在严格条件下与1）或2）限定的DNA序列杂交且编码所述蛋白的DNA分子；4）与1）或2）或3）限定的DNA序列具有90%以上同源性，且编码植物淀粉合成相关蛋
白的DNA分子。
[0007]序列表中的SEQ ID NO.2，由3444个核苷酸组成。
[0008]本专利技术还提供了一种上述基因OsFLO24编码的蛋白质。具体的，本专利技术提供的蛋白质，选自如（a）或（b）所示的任一种：（a）由SEQ ID NO.3 所示的氨基酸序列组成的蛋白质；（b）将SEQ ID NO.3 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/或添加且与淀粉合成相关的由SEQ ID NO.3衍生的蛋白质。序列表中的SEQ ID NO.3，由978个氨基酸组成。
[0009]为了使（b）中的OsFLO24便于纯化，可在由SEQ ID NO.3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。
[0010]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
‑
tag8WSHPQFEKc
‑
myc10EQKLISEEDL
上述（b）中的OsFLO24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（2）中的OsFLO24的编码基因可通过将SEQ ID NO.1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]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]所述重组过表达载体可为在限制性内切酶HindIII和BamH
Ⅰꢀ
双酶切载体pCAMBIA1390的重组位点插入所述基因（OsFLO24）得到的重组质粒。将含有OsFLO24的pCAMBIA1390命名为pCAMBIA1390
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OsFLO24。所述pCAMBIA139
‑
OsFLO24是将由OsFLO24基因组编码序列连同上游1960 bp的启动子区和下游662 bp的片段通过重组技术插入到pCAMBIA1390多克隆位点HindIII和BamHI 之间得到的(Clon本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水稻胚乳粉质相关的蛋白，其特征在于选自如（a）或（b）所示的任一种：（a）由SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；（b）将SEQ ID NO.3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/或添加且仍具有谷蛋白分选相关的由序列1衍生的蛋白质。2.如权利要求1所述的水稻胚乳粉质相关的蛋白，其特征在于其末端增加有标签序列，优选为Poly
‑
Arg、Poly
‑
His、FLAG、Strep
‑
tag II、或c
‑
myc。3.编码权利要求1或2所述水稻胚乳粉质相关的蛋白的基因。4.根据权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因是如下1）至4）任一所示的DNA分子：1）SEQ ID NO.1所示的DNA分子；2）SEQ ID NO.2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SEQ ID NO.3所述蛋白的DNA分子；4）与1）或2）或3）限定的DNA序列具有90%以上同源性，且编码水稻胚乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：万建民，江玲，伍洪铭，任玉龙，赵磊，王洁，雷财林，赵志超，程治军，张欣，郭秀平，林启冰，朱杉杉，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：