大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用，属于植物基因工程领域。所述的大豆GmCGS2基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所述，所述的大豆GmCGS2基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所述。有益效果是，克隆了一个大豆甲硫氨酸合成通路上的关键酶基因：大豆GmCGS2基因，获得了高蛋白高甲硫氨酸的转基因大豆新品系，证明大豆GmCGS2基因促进了转基因大豆未成熟胚中包括甲硫氨酸在内部分游离氨基酸的积累，促进了转基因大豆成熟籽粒中蛋白质以及包括甲硫氨酸在内部分结合态氨基酸的积累，对转基因大豆籽粒发育过程中甲硫氨酸合相关基因的表达有一定的影响，为获得高蛋白高甲硫氨酸的优质大豆提供了更多可能。可能。可能。

【技术实现步骤摘要】
大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用


[0001]本专利技术涉及植物基因工程领域，具体涉及大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用。

技术介绍

[0002]大豆在世界上被广泛种植，是食物中植物蛋白的重要来源，又具有品质优良、成本低廉、适口性好、易于消化等诸多优点。据统计结果显示，大豆提供的植物蛋白约占全球总植物蛋白的70％。大豆种子的蛋白质含量很高，从35％到50％不等，含油量约为20％，这取决于基因型和生长条件。
[0003]大豆不仅总蛋白含量占比最高，包含的氨基酸种类也非常全面，与牛奶蛋白的氨基酸组成相似。而作为唯一完全植物蛋白的提供者，大豆中含硫氨基酸，即甲硫氨酸和半胱氨酸的含量却很少，远低于正常标准。由于低浓度的含硫氨基酸的限制，大豆的营养价值受到影响。含硫氨基酸在人类的健康和营养需求中占据重要地位。一些研究表明，含硫氨基酸在促进人类健康，包括癌症预防、免疫系统的适当功能以及心血管疾病的发展方面具有作用。而含硫氨基酸的缺乏会导致人体对疾病的抵抗力降低，并且可延缓儿童的精神和身体发育，对幼儿身心发育造成一定影响。作为一种高蛋白质，豆粕是制作牲畜与家禽饲料的主要原料。而较低的含硫氨基酸含量也会使其作为饲料时影响动物的生长发育，对生产造成损失等等。直接在豆制品中添加含硫氨基酸会在增加生产成本的同时产生挥发性硫化物。因此，研制发掘新的种质资源，在提高大豆蛋白含量的同时，积极改善其蛋白质氨基酸的组成，提高作物品种的营养价值就变得尤为重要。
[0004]生化和遗传证据表明，种子中的甲硫氨酸可以通过两种途径合成：从天门冬氨酸家族途径通过其第一个固定酶胱硫醚合成酶(CGS)合成，类似于叶片中的合成途径；通过S
‑
甲基蛋氨酸，它是由非种子组织中的甲硫氨酸产生的，然后运输到种子中，然后再转化回甲硫氨酸。尽管关于S
‑
甲基蛋氨酸和天冬氨酸途径在种子合成甲硫氨酸中的重要性的争论仍在进行中，一些研究表明，在豆科种子中，甲硫氨酸主要是通过CGS通过天冬氨酸家族合成的。已有研究证明，羽扇豆种子的子叶能够将硫原子从35S标记的硫酸盐转移到种子蛋白质中。这表明发育中的子叶能够以与叶片相似的方式进行硫还原和硫氨基酸生物合成的所有步骤，即通过天冬氨酸家族途径。
[0005]本申请人曾申报过《大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用》专利公开号CN114317567A，因其中未曾提供涉及的大豆GmCGS2基因的核苷酸序列和氨基酸序列，导致上述申请存在缺陷，但也说明迄今为止，大豆GmCGS2基因的研究还未见报道，因此，本申请中补充大豆GmCGS2基因的核苷酸序列和氨基酸序列，对大豆中GmCGS2基因进行克隆和功能研究具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用，以获
得高蛋白高甲硫氨酸的优质大豆。
[0007]本专利技术采用的技术方案是，
[0008]一种大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用，所述的大豆GmCGS2基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所述，由1569个碱基对组成，读码框为自5
’
端第1位到第1569位碱基；所述的大豆GmCGS2基因编码的氨基酸序列如SEQ IDNo.2所述，共编码522个氨基酸。
[0009]所述的大豆GmCGS2基因提高了转基因大豆未成熟胚中游离甲硫氨酸的含量。
[0010]所述的大豆GmCGS2基因提高了转基因大豆成熟籽粒中蛋白质和结合态甲硫氨酸的含量。
[0011]所述的大豆基因GmCGS2是从高蛋白的大豆品种吉林26中克隆得到。
[0012]所述的大豆基因GmCGS2在大豆中过表达之后，对甲硫氨酸合成相关的部分基因的表达有一定的影响，利用农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化法，将甲硫氨酸合成通路上的关键酶基因GmCGS2整合到转基因大豆的基因组中，获得高甲硫氨酸的转基因大豆品系。
[0013]本专利技术得到的转基因大豆品系是通过农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化的方法，以大豆品种JACK为受体，过表达大豆基因GmCGS2得到的，再将得到的转基因大豆植株通过之后的继代繁殖及鉴定，获得稳定的高蛋白高甲硫氨酸的遗传材料。
[0014]本专利技术的有益效果是，克隆了一个大豆甲硫氨酸合成通路上的关键酶基因：大豆GmCGS2基因，通过农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化法将构建的pFT101.1
‑
GmCGS2重组质粒转入大豆品种JACK，检验T3代阳性转基因大豆未成熟胚的游离氨基酸含量，成熟籽粒中蛋白质和结合态氨基酸的含量以及该基因在转基因大豆籽粒发育各时期表达水平的变化，并以R5
‑
、R6、R7三个时期的未成熟胚为模板进行了转录组测序，获得了高蛋白高甲硫氨酸的转基因大豆新品系，证明大豆GmCGS2基因促进了转基因大豆未成熟胚中包括甲硫氨酸在内部分游离氨基酸的积累，促进了转基因大豆成熟籽粒中蛋白质以及包括甲硫氨酸在内部分结合态氨基酸的积累，对转基因大豆籽粒发育过程中甲硫氨酸合相关基因的表达有一定的影响，为获得高蛋白高甲硫氨酸的优质大豆提供了更多可能。
附图说明
[0015]图1是GmCGS PCR扩增的电泳图，其中M：DL2000 DNA Marker，1
‑
5：目的基因PCR结果；
[0016]图2是pTF101.1
‑
GmCGS2重组质粒转化农杆菌菌液PCR结果图，M：DL2000 DNA Marker，1
‑
5：重组质粒农杆菌阳性菌落PCR结果；
[0017]图3是过表达GmCGS2基因大豆的大豆子叶节遗传转化流程图，A：发芽；B：共培养；C、D：芽诱导；E：芽伸长；F：生根；
[0018]图4是T1代过表达GmCGS2基因大豆的试纸条检测结果图；
[0019]图5是T3代过表达GmCGS2基因大豆植株的qRT
‑
PCR检测图，1、3、4、10为转基因植株，WT为野生型植株；
[0020]图6是T3代过表达GmCGS2基因大豆籽粒蛋白质含量测定结果图，1、3、4、10为转基因植株，WT为野生型植株；
[0021]图7是T3代过表达GmCGS2基因大豆植株OE10各时期胚中目标基因转录水平分析
图。
具体实施方式
[0022]实施例1、过表达GmCGS2基因大豆植株的构建
[0023]1、GmCGS2基因的克隆
[0024]用Trizol法，通过TransZol Up(购自全式金)提取大豆品种吉林26叶片的总RNA，cDNA的合成按照Reverse Transcriptase M
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MLV(RNase H
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)的说明书进行。根据SEQ IDNo.1的核酸序列设计可以扩增GmCGS2编码区全长的引物，并加上合适的酶切位点：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用，所述的大豆GmCGS2基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所述，所述的大豆GmCGS2基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所述。2.根据权利要求1所述的一种大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用，所述的大豆GmCGS2基因提高了转基因大豆未成熟胚中游离...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆钰，张宇晨，李景文，闫帆，王英，刘雅婧，杨旭光，张鑫生，王乐，赵磊，隋媛媛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：