调节植物器官大小和花器官内部非对称性的方法技术

本发明专利技术涉及调节植物器官大小和花器官内部非对称性的方法。本发明专利技术人首次定位和分离到一种新的植物基因，基于该基因或其调控分子可制备株型、器官大小改变的转基因植物或花器官内部对称性改变的转基因植物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物技术和植物学领域；更具体地，本专利技术涉及调节植物器官大小和花器官内部非対称性的方法。
技术介绍
与动物的器官发育不同，植物侧部器官(如叶和花等)都是在植物的胚后发育过程中产生的，它们都是由非决定性的茎顶端分生组织干细胞衍生而来。一般来说，整个植物的生长发育没有固定的終点，但是植物的个体器官都有特定的大小和形状。在植物各物种漫长的进化历程中，植物器官大小千变万化，例如香蕉树巨大的叶片和模式植物拟南芥微小叶片。虽然植物间的器官大小差异非常大，但种内植物器官最終大小差异比较小，这说明植物器官的大小受到严谨的遗传调控，由植物基因型和器官属性所決定。 目前现有的ー些野生型植物，特别是ー些农作物或经济作物，存在着器官过大或过小以及花型结构不理想的问题，导致花粉不易于传播或其它问题。以豆科植物为例，大豆花中的雌雄蕊被花瓣严密包裹，天然异交率低而且不稳定，目前仍未实现大面积、产业化规模的制种。在作物生产中，异花授粉主要通过风媒和虫媒两种途径，由于大豆与其他蝶形花科植物一祥，在自然进化过程中，已经形成虫媒花型。大豆在自然环境中的异花授粉必须由特定的授粉昆虫来实现。豆科植物独特的传粉情况主要与蝶形花的花瓣结构有关旗瓣大而平展，并且具有鲜艳颜色和能被昆虫识别的花蜜引导线；翼瓣位居花的两侧、易于授粉昆虫的降落；两枚龙骨瓣把雄蕊和柱头紧密包裹，在授粉昆虫访问的情况下，花粉可暴露和黏附在昆虫的体毛上；当授粉昆虫访问不同花朵的时候，便可以完成异花授粉的过程。因此，进行大豆杂种优势利用分子设计育种将主要从改造花型着手。本专利技术人先期的研究中，也对大豆花粉的传播与昆虫的关系做了一些初步的探讨。已有的研究表明，放养切叶蜂有可能解决大豆的杂交问题，但目前切叶蜂的繁衍困难，杂交大豆制种成本比较高。发掘和利用田间自然状态下土著昆虫进行传粉，则遇到规模化育种时如何应对大田生产条件下环境生态进行控制的难题。另ー个可行的解决途径则是利用人工驯养的蜜蜂进行传粉。但是，从目前的研究看，存在着栽培大豆花型与蜜蜂不匹配的情况1，单个大豆花与蜜蜂体形相比偏小；2，与采集大豆花粉的切叶蜂相比，蜜蜂无高效打开大豆花龙骨瓣采集花粉的行为。因此，可以充分利用大豆具有虫媒花的特点，在豆科作物中克隆决定大豆花型的关键基因。在此基础上，利用转基因生物技术，改造大豆花型，使之与驯化的蜜蜂相配合。其中的技术关键是创造龙骨瓣形态发生变化的花型，使雌雄蕊暴露和易于接触访花的昆虫，提高昆虫的传粉效率，最終解决大豆杂种优势利用中杂交制种困难的问题。因此，本领域需要对调控植物器官大小或花型的基因进行深入开发和研究，以使得借助基因工程技术来改变植物器官大小或花型成为可能
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供调节豆科植物器官大小和花器官内部非対称性的方法。在本专利技术的第一方面，提供一种分离的多肽，该多肽选自下组(a) SEQ ID NO 6所示氨基酸序列的多肽(ΒΙ0蛋白);(c)将SEQ ID NO 6所示氨基酸序列经过ー个或多个(如1_50个，较佳地1_20个，更佳地1-10个，更佳地1-8个，更佳地1-5个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)的多肽相同功能的由(a)衍生的多肽。在本专利技术的另一方面，提供一种分离的多核苷酸，它包含一核苷酸序列，该核苷酸序列选自下组(a)编码所述多肽的多核苷酸；或(b)与多核苷酸(a)互补的多核苷酸。 在另ー优选例中，该多核苷酸的核苷酸序列如SEQ ID N0:1或2(编码的序列相应于SEQ ID NO 6或其衍生多肽)。在本专利技术的另一方面，提供所述的多肽的截短体(突变体)，该截短体是如SEQ ID NO 6中第1-328位所示氨基酸序列的多肽。在本专利技术的另一方面，提供一种分离的多核苷酸，它编码所述的多肽截短体。在本专利技术的另一方面，提供ー种载体，它含有所述的多核苷酸或多核苷酸截短体。在本专利技术的另一方面，提供一种遗传工程化的宿主细胞，它含有所述的载体，或其基因组中整合有所述的多核苷酸或多核苷酸截短体。在本专利技术的另一方面，提供所述的多肽或多肽截短体、或编码所述多肽或多肽截短体的多核苷酸的用途，用干调节植物株型大小；调节植物器官大小；或调节植物器官的内部非対称性。在另ー优选例中，所述的器官包括(但不限干)叶子(叶片)，花器官(如花瓣)，种子。在另ー优选例中，所述的调节植物器官的内部非対称性是调节植物花器官(如花瓣)的内部非対称性。在另ー优选例中，所述的多肽编码所述多肽的多核苷酸用于促进植物株型变小(过量表达BIO基因出现此表型);促进植物器官变小(过量表达BIO基因出现此表型)；较佳地，所述的器官变小包括但不限于花器官变小、叶片变小、果荚变小(含变短)。在另ー优选例中，所述的多肽截短体或编码所述多肽截短体的多核苷酸用干促进植物器官(如花器官)的内部対称性。在另ー优选例中，所述的调节植物花器官(如花瓣)的内部非対称性包括过量表达突变的BIO基因(BlOm，如SEQID NO :6中第1-328位所示氨基酸序列的多肽的编码基因)出现花器官内部变对称的表型，而过量表达野生型BIO基因(如SEQ ID NO :6所示氨基酸序列的多肽的编码基因)则促进花器官内部非対称性。在本专利技术的另一方面，提供一种所述的多肽或其编码基因的调节剂，其是激动剂或抑制剂。在另ー优选例中，所述的调节剂是抑制剂，其是特异性干扰所述的多肽的编码基因(在mRNA水平上)表达的干扰分子(包括但不限于siRNA，miRNA，shRNA,反义核苷酸)；或是特异性抑制所述的多肽表达的抗体或配体。在本专利技术的另一方面，提供一种调节植物大小、调节植物器官大小或调节植物花器官内部非対称性的方法，其包括调节植物中所述的多肽或其编码基因的表达或活性。在另ー优选例中，所述方法包括将编码BIO蛋白的多核苷酸转入植物中；或将干扰BIO蛋白的编码基因表达的干扰分子转入植物中；或将编码BIO蛋白的截短体的多核苷酸转入植物中；或在植物基因组中，将所述的多肽的编码基因进行突变，从而降低植物中所述的多 肽的表达。在另ー优选例中，所述的突变包括插入或缺失突变(如采用T-DNA插入法进行缺失突变)；或快中子诱变。在另ー优选例中，所述的快中子诱变方法包括利用快中子诱变获得植物品系，从中鉴定获得所述的多肽的编码基因发生缺失或突变的植株。鉴定方法较佳地为获得经由快中子突变处理的植物植株，提取基因组DNA，利用PCR技术来扩增(例如选自SEQ ID NO:16-20的引物扩增)所述的多肽的编码基因，若没有获得扩增产物或扩增产物突变，则该植物中所述的多肽的编码基因发生缺失或突变。在另ー优选例中，所述方法包括(I)提供携帯表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有编码BIO蛋白或的多核苷酸、编码BIO蛋白的截短体的多核苷酸或干扰BIO蛋白的编码基因表达的干扰分子；(2)将植物细胞或组织或器官与步骤(I)中的农杆菌接触，从而使编码BIO蛋白的多核苷酸、编码BIO蛋白或的截短体的多核苷酸或干扰BIO蛋白的编码基因表达的干扰分子转入植物细胞或组织或器官。 在另ー优选例中，所述方法还包括(3)选择出转入了编码BIO蛋白或的多核苷酸、编码BIO蛋白或的截短体的多核苷酸或干扰所述的BIO蛋白的编码基因表达的干扰分子的植物细胞或组织或器官本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.01.26 CN 201110027965.61.一种分离的多肽，该多肽选自下组 (a)SEQ ID NO :6所示氨基酸序列的多肽；或 (b)将SEQID NO 6所示氨基酸序列经过ー个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)的多肽相同功能的由(a)衍生的多肽。2.一种分离的多核苷酸，它包含一核苷酸序列，该核苷酸序列选自下组 (a)编码如权利要求I所述多肽的多核苷酸；或 (b)与多核苷酸(a)互补的多核苷酸。3.如权利要求2所述的多核苷酸，其特征在于，该多核苷酸的核苷酸序列如SEQIDNO :1 或 2。4.权利要求I所述的多肽的截短体，该截短体是 如SEQ ID NO 6中第1-328位所示氨基酸序列的多肽。5.一种分离的多核苷酸，它编码权利要求4所述的多肽截短体。6.—种载体,其特征在于,它含有权利要求2-3、5中任一项所述的多核苷酸。7.一种遗传工程化的宿主细胞，其特征在于，它含有权利要求6所述的载体，或其基因组中整合有权利要求2-3、5任一所述的多核苷酸。8.权利要求I所述的多肽或权利要求4所述的多肽截短体、或编码所述多肽或多肽截短体的多核苷酸的用途，用干 调节植物株型大小； 调节植物器官大小；或 调节植物花器官的内部非対称性。9.如权利要求8所述的用途，其特征在于，所述的器官包括叶片，花器官，种子。10.如权利要求8所述的用途，其特征在于，所述的多肽或编码所述多肽的多核苷酸用于 促进植物株型变小；或 促进植物器官变小。11.如权利要求8所述的用途，其特征在于，所述的多肽截短体或编码所述多肽截短体的多核苷酸用于 促进植物器官的内部対称性。12.—种权利要求I所述的多肽或其编码基因的调节剂，其是激动剂或抑制剂； 较佳...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗达，李信，杨军，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：