一种植物减数分裂相关蛋白制造技术

技术编号:39723846 阅读:9 留言:0更新日期:2023-12-17 23:29
本发明专利技术涉及植物基因工程技术领域,尤其涉及一种植物减数分裂相关蛋白

【技术实现步骤摘要】
一种植物减数分裂相关蛋白GmPRD1及其编码基因和应用


[0001]本专利技术涉及植物基因工程
,尤其涉及一种植物减数分裂相关蛋白
GmPRD1
及其编码基因和应用


技术介绍

[0002]减数分裂是指有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊分裂方式,是真核生物有性生殖过程中配子形成所必需的过程

该过程主要包括
DNA
复制

姐妹染色单体黏连

同源染色体配对

联会

重组和分离等一系列重要的生物学事件

其中,同源染色体重组是发生在减数分裂前期
I
的重要事件,它不仅为物种的遗传变异和进化提供了基础,而且重组过程中产生的交叉结为同源染色体提供了直接的物理连结,保证了同源染色体的正确分离

因此,同源染色体重组是确保真核生物染色体正确分离和产生遗传多样性的关键步骤

[0003]近年来,随着水稻无融合生殖研究取得重大进展,使其在农作物杂种优势育种中的应用提供了可能

二倍配子体无融合生殖
(Diploid gametophyte apomixis)
是指经过类似有丝分裂的异常减数分裂和没有精卵细胞融合而产生胚或种子的特殊生殖方式,后代基因型与母本保持一致,在杂种优势的固定中具有重要作用

而类似有丝分裂的减数分裂则需要3个过程的改变:
①<br/>同源染色体不发生遗传重组;

第一次减数分裂后期姐妹染色单体提前分离;

跳过减数第二次分裂

以上3点是成功产生与母本遗传物质完全一致的二倍体配子的重要条件

基于以上3点,在水稻中将三个减数分裂的关键基因
REC8、PAIR1(SPO11

1)
以及
OSD1
进行基因编辑成功得到了二倍体配子,该株系称为
MiMe。MiMe
结合诱导单倍体的
MTL
基因编辑株系,成功获得了二倍体的克隆种子,该种子的基因型与亲本完全相同

[0004]同源重组是由染色体上形成程序化的
DNA
双链断裂
(Double strand breaks,DSBs)
开始的

减数分裂同源重组起始于
II
型拓扑异构酶
SPO11(sporulation 11)
切割染色体双链
DNA
,产生
DSB
的过程

在酿酒酵母中,除了
SPO11
之外,减数分裂
DSB
的形成还需要9种其他蛋白质
(Rad50、Mre11、Xrs2、Rec102、Rec104、Rec114、Ski8、Mer2

Mei4)。
[0005]若能获得更多参与减数分裂过程,从而影响雌配子体正常发育的基因,将会为利用无融合生殖进行杂种优势的固定提供新的基因资源


技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种植物减数分裂相关蛋白
GmPRD1
及其编码基因和应用
。GmPRD1
基因的突变会影响大豆减数分裂过程从而导致雌雄配子发育异常

由于该基因影响
DNA
双链的断裂,因此该基因的克隆将为大豆二倍体配子的产生和利用无融合生殖进行杂种优势的固定提供新的基因资源

[0007]本专利技术通过筛选大豆突变体库获得了一个与减数分裂相关的突变体,经
BSA
测序分析获得了候选基因,将其命名为
GmPRD1
,其
CDS
序列如
SEQ ID NO.1
所示,编码蛋白的氨基酸序列如
SEQ ID NO.2
所示

[0008]本专利技术提供一种蛋白
GmPRD1
,所述大豆蛋白
GmPRD1
具有如下任一种氨基酸序列:
[0009](1)

SEQ ID NO.2
所示的氨基酸序列;
[0010](2)

SEQ ID NO.2
所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换

插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列;
[0011](3)
与如
SEQ ID NO.2
所示的氨基酸序列具有至少
80
%同源性的氨基酸序列;优选地,所述同源性为至少
90
%;更优选为
95
%;进一步优选为
99


上述如
SEQ ID NO.2
所示的氨基酸序列为大豆
GmPRD1
蛋白的氨基酸序列,本领域技术人员可根据本专利技术公开的氨基酸序列以及氨基酸的保守性替换等本领域常规技术手段,在不影响其活性的前提下,取代

缺失和
/
或增加一个或几个氨基酸,得到与本专利技术公开的
GmPRD1
蛋白具有相同活性的
GmPRD1
蛋白的突变体蛋白

[0012]本专利技术还提供一种基因
GmPRD1
,所述基因
GmPRD1
用于编码所述蛋白
GmPRD1

[0013]所述基因
GmPRD1
具有如下任一种核苷酸序列:
[0014](1)

SEQ ID NO.1
所示的核苷酸序列;
[0015](2)

SEQ ID NO.1
所示的序列互补

同源

或经一个或多个核苷酸的替换

插入或缺失得到的编码相同功能蛋白的核苷酸序列

上述如
SEQ ID NO.1
所示的核苷酸序列为大豆中
GmPRD1
蛋白的
CDS
序列

本专利技术所述的
GmPRD1
蛋白的编码基因可以为任意能够编码上述
GmPRD1
蛋白的核苷酸序列

考虑到密码子的简并性以及不同物种密码子的偏爱性,本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子

[0016]本专利技术提供一种抑制因子,所述抑制因子包括能够抑制所述蛋白
GmPRD1
的编码基因表达的干扰
RNA

gRNA。
[0017]优选的,所述
gRNA
包含如
SEQ 本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种蛋白
GmPRD1
,其特征在于,所述大豆蛋白
GmPRD1
具有如下任一种氨基酸序列:
(1)

SEQ ID NO.2
所示的氨基酸序列;
(2)

SEQ ID NO.2
所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换

插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列;
(3)
与如
SEQ ID NO.2
所示的氨基酸序列具有至少
80
%同源性的氨基酸序列;优选地,所述同源性为至少
90
%;更优选为
95
%;进一步优选为
99

。2.
一种基因
GmPRD1
,其特征在于,所述基因
GmPRD1
用于编码权利要求1所述蛋白
GmPRD1
;所述基因
GmPRD1
具有如下任一种核苷酸序列:
(1)

SEQ ID NO.1
所示的核苷酸序列;
(2)

SEQ ID NO.1
所示的序列互补

同源

或经一个或多个核苷酸的替换

插入或缺失得到的编码相同功能蛋白的核苷酸序列
。3.
一种抑制因子,其特征在于,所述抑制因子包括能够抑制权利要求1所述蛋白
GmPRD1
的编码基因表达的干扰
RNA

gRNA
;优选的,所述
gRNA
包含如
SEQ ID NO.3
所示的核苷酸序列
。4.
一种生物材料,其特征在于,包括权利要求2所述基因
GmPRD1
或权利要求3所述抑制因子;优选的,所述生物材料为重组载体

表达盒

重组菌或宿主细胞中的任一种
。5.
权利要求1所述蛋白
GmPRD1、
权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯献忠杨素欣陈笑
申请(专利权)人:中国科学院东北地理与农业生态研究所
类型:发明
国别省市:

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