调控种子大小的基因及其编码的蛋白质和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种新的源自大豆调控种子大小的蛋白GmBGS1，编码GmBGS1蛋白的多核苷酸，GmBGS1编码基因参与了植物种子大小的决定。本发明专利技术还提供了利用转基因技术异位表达GmBGS1改变植物种子大小、增加植物种子的大小和百粒重，从而提高植物的种子产量的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调控种子大小的基因及其编码的蛋白质和应用，具体地说，本专利技术涉及来源自大豆的种子大小调控基因GmBGSl基因以及其所编码的蛋白，该调控基因参与了植物的种子大小的调控过程。本专利技术还提供了利用这些GmBGSl基因增大大豆种子的方法。 属于生物技术和植物学领域。
技术介绍
在作物产量构成因素中，种子的大小和重量是构成产量的重要成分，由之决定的百粒重是一个具有较高遗传力的性状，是作物育种中重要的育种目标。种子的大小是多个因素共同作用的结果，譬如在大豆中，据SoyBase数据库公布的数据，已经定位了种子的大小基因位点高达90多个。由此可见，寻找出制约大豆种子的大小的主导因子，对培育优质高产品种具有重要意义。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供了一种从大豆中分离的控制种子大小的基因和蛋白，以及利用该蛋白提高大豆种子的大小的应用。本专利技术是通过以下技术方案实现的调控种子大小的基因，即种子大小调控基因GmBGSl，其序列为以下核苷酸序列之(I)SEQ ID NO. 1所示的核苷酸序列；(2) SEQ ID NO. 1所示的核苷酸序列添加、取代、缺失或插入一个或多个核苷酸的同源序列；(3) SEQ ID NO. 1所示的核苷酸序列的等位基因及(2)所述的同源序列的等位基因。调节种子大小的蛋白质，其序列为以下氨基酸序列之一(I)SEQ ID NO. 2所示的氨基酸序列；(2) SEQ ID NO. 2所示的氨基酸序列添加、取代、缺失或插入一个或多个氨基酸的同源序列。一种植物表达载体，其含有调控种子大小的基因的完整编码阅读框序列。一种遗传工程化的宿主细胞，其含有上述的植物表达载体。本专利技术所述的调控种子大小的基因具有增大种子和提高百粒重的效果，可以用于制备转基因植物。具体应用时，步骤如下步骤(1)将本专利技术编码种子大小调控蛋白的多核苷酸转入植物细胞；(b)将步骤(1)中的植物细胞再生成植株。本专利技术的基因经实验证明，可以参与调控植物的种子大小的决定，通过转基因的手段可以增加植物种子的大小和百粒重，从而提高植物的种子产量。附图说明图1.显示了本专利技术大豆GmBGSl基因的基因组序列，其中粗体表示外显子序列，阴影粗斜体表示内含子序列，_表示启动子，_表示终止子。图2.显示了大豆GmBGSl基因的正义表达载体。图3.显示转入GmBGSl基因正义质粒后的T2代大豆的果荚增大。图4.显示转入GmBGSl基因正义质粒后的T2代大豆的豆粒增大。图5.显示转入GmBGSl基因正义质粒株系中百粒重的增加情况。具体实施例方式本专利技术经过深入而广泛的研究，从大豆中分离了调控基因和其编码蛋白GmBGSl， 参与调控植物种子的大小，对其活性进行调节可以产生豆粒和百粒重增加的植株，在此基础上完成了本专利技术。在本专利技术中，术语“GmBGSl基因””或“种子大小调控基因GmBGSl”可互换使用都指具有种子大小调控蛋白GmBGSl核苷酸序列(SEQ ID NO :1)。术语“GmBGSl蛋白”、“GmBGSl 多肽”或“种子大小调控蛋白GmBGSl”可互换使用，都指具有种子大小调控蛋白GmBGSl氨基酸序列(SEQ ID NO 2)的蛋白或多肽。如本文所用，“分离的”是指物质从其原始环境中分离出来(如果是天然的物质，原始环境即是天然环境)。如活体细胞内的天然状态下的多聚核苷酸和多肽是没有分离纯化的，但同样的多聚核苷酸或多肽如从天然状态中同存在的其他物质中分开，则为分离纯化的。如本文所用，“分离的GmBGSl蛋白或多肽”是指GmBGSl多肽基本上不含天然与其相关的其它蛋白、脂类、糖类或其它物质。本领域的技术人员能用标准的蛋白质纯化技术纯化GmBGSl蛋白。基本上纯的多肽在非还原聚丙烯酰胺凝胶上能产生单一的主带。本专利技术的多肽可以是重组多肽、天然多肽、合成多肽，优选重组多肽。本专利技术的多肽可以是天然纯化的产物，或是化学合成的产物，或使用重组技术从原核或真核宿主(例如，细菌、酵母、高等植物、昆虫和哺乳动物细胞)中产生。根据重组生产方案所用的宿主， 本专利技术的多肽可以是糖基化的，或可以是非糖基化的。本专利技术还包括GmBGSl蛋白的片段、衍生物和类似物。如本文所用，术语“片段”、 “衍生物”和“类似物”是指基本上保持本专利技术的天然GmBGSl蛋白相同的生物学功能或活性的多肽。本专利技术的多肽片段、衍生物或类似物可以是(i)有一个或多个保守或非保守性氨基酸残基(优选保守性氨基酸残基)被取代的多肽，而这样的取代的氨基酸残基可以是也可以不是由遗传密码编码的，或(ii)在一个或多个氨基酸残基中具有取代基团的多肽，或 (iii)成熟多肽与另一个化合物(例如聚乙二醇)融合所形成的多肽，或(iv)附加的氨基酸序列融合到此多肽序列而形成的多肽(如前导序列、分泌序列、或用来纯化此多肽的序列等)根据本文的指导，这些片段、衍生物和类似物属于本领域熟练技术人员公知的范围。专利技术还提供大豆GmBGSl蛋白或多肽的类似物。这些类似物与天然大豆GmBGSl蛋白或多肽的差别可以是氨基酸序列上的差异，也可以是不影响序列的修饰形式上的差异， 或者兼而有之。这些多肽包括天然或诱导的遗传变异体。诱导变异体可以通过各种技术得到，如通过辐射或暴露于诱变剂而产生随机诱变，还可通过定点诱变法或其他已知分子生4物学的技术。类似物还包括具有不同于天然L-氨基酸的残基(如D-氨基酸)的类似物， 以及具有非天然存在的或合成的氨基酸(如β、Y-氨基酸)的类似物。应理解，本专利技术的多肽并不限于上述例举的代表性的多肽。修饰(通常不改变一级结构)形式包括体内或体外的多肽的化学衍生形式如乙酰化或羧基化。修饰还包括糖基化，如那些在多肽的合成和加工中或进一步加工步骤中进行糖基化修饰而产生的多肽。修饰形式还包括具有磷酸化氨基酸残基(如磷酸酪氨酸，磷酸丝氨酸，磷酸苏氨酸)的序列。本专利技术的多核苷酸可以是DNA形式或RNA形式。DNA形式包括cDNA、基因组DNA 或人工合成的DNA。DNA可以是单链或双链。DNA可以是编码链或非编码链。对GmBGSl而言，编码成熟多肽的编码区序列可以与SEQ ID NO :1所示的编码区序列相同或者是简并的变异体。如本文所用，“GmBGS的简并变异体”在本专利技术中是指编码具有SEQID NO :2的蛋白质，但与SEQ ID NO :1所示的编码区序列有差别的核酸序列。编码成熟多肽的多核苷酸包括只编码成熟多肽的编码序列；成熟多肽的编码序列和各种附加编码序列；成熟多肽的编码序列(和任选的附加编码序列)以及非编码序列。术语“编码多肽的多核苷酸”可以是包括编码此多肽的多核苷酸，也可以是还包括附加编码和/或非编码序列的多核苷酸。本专利技术还涉及上述多核苷酸的变异体，其编码与本专利技术有相同的氨基酸序列的多肽或多肽的片段、类似物和衍生物。此多核苷酸的变异体可以是天然发生的等位变异体或非天然发生的变异体。这些核苷酸变异体包括取代变异体、缺失变异体和插入变异体。如本领域所知的，等位变异体是一个多核苷酸的替换形式，它可能是一个或多个核苷酸的取代、 缺失或插入，但不会从实质上改变其编码的多肽的功能。本专利技术还涉及与上述的序列杂交且两个序列之间具有至少60%，较佳地至少 70%，更佳地至少80%相同性的多核苷酸，最佳地至少90%相同性的多核苷酸。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种调控种子大小的基因，其特征在于：其序列为以下核苷酸序列之一：（１）ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ．１所示的核苷酸序列；（２）ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ．１所示的核苷酸序列添加、取代、缺失或插入一个或多个核苷酸的同源序列；（３）ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ．１所示的核苷酸序列的等位基因及（２）所述的同源序列的等位基因。

【技术特征摘要】
1.一种调控种子大小的基因，其特征在于其序列为以下核苷酸序列之一(1)SEQID NO. 1所示的核苷酸序列；(2)SEQ ID NO. 1所示的核苷酸序列添加、取代、缺失或插入一个或多个核苷酸的同源序列；(3)SEQ ID NO. 1所示的核苷酸序列的等位基因及(2)所述的同源序列的等位基因。2.一种调控种子大小的蛋白质，其特征在于其序列为以下氨基酸序列之一(1)SEQID NO. 2所示的氨基酸序列；(2)SEQ ID NO. 2所示的氨基酸序列添加、取代、缺失或插入一个或多个氨基酸的同源序列。3.一种植物表达载体，其特征在于所述植物表达载体含有权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯献忠，赵彦修，叶美，张慧，杨素欣，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：88