[发明专利]与水稻ATP运输和叶绿体发育相关的蛋白及其编码基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种与水稻ATP运输和叶绿体发育相关的蛋白及其编码基因和应用。

背景技术

水稻是我国最主要的粮食作物，我国60％以上的人口以稻米为主食。目前采用高光效育种已经成为提高作物产量的重要手段，高等植物进行光合作用的唯一场所是叶绿体，而水稻叶色突变体是研究植物叶绿体发育、光形态建成和光合作用等过程的理想材料。叶绿体除了进行光合作用以外，它还与细胞核以及线粒体存在着复杂的信号交流，以便协同作用维持植物的正常生长发育。ATP是细胞中最主要的能量来源，是所有遗传物质的组成分子，还是许多酶的辅助因子，可作为信号传递中的次级信使，因此在植物新陈代谢上起着至关重要的作用。由于ATP本身电荷和大小的限制，它不能自由穿梭于生物膜，满足其他异养器官的生长要求，就需要一种特定的蛋白对ATP进行跨膜运输。

BT蛋白是线粒体转运家族(MCF)的重要成员，在高等植物中具有较保守的序列和结构。这类蛋白一般定位于细胞器的膜上，负责一些大分子物质的跨膜运输，对植物的生长发育起到重要的供能作用。目前已报到的BT蛋白数量很少，研究最为清楚的就是玉米的ZmBT1蛋白，该蛋白镶嵌在造粉体膜上向内转运ADP葡萄糖，从而促进籽粒中淀粉的合成，对于谷类作物籽粒淀粉的形成起到关键作用。另外还有一类BT蛋白，如拟南芥的AtBT1，具有叶绿体和线粒体双重定位信号，负责能量物质ATP/ADP/AMP的转运，对于拟南芥的生长发育发挥重要功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种与水稻ATP运输和叶绿体发育相关的蛋白及其编码基因和应用。

本发明提供的蛋白质，命名为OsBT3蛋白，来自水稻品种Nipponbare，是如下(a)或(b)：

(a)由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)将SEQ ID NO.1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/或添加且与叶绿体ATP运输和叶绿体发育相关的由序列1衍生的蛋白质；

上述(b)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的蛋白质的编码基因可通过将SEQ ID NO.2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′端连上标签的编码序列得到。

编码所述OsBT3蛋白的基因(OsBT3)也属于本发明的保护范围。

所述OsBT3基因是如下(1)或(2)或(3)或(4)的DNA分子：

(1)编码区如SEQ ID NO.2所示的DNA分子；

(2)基因组如SEQ ID NO.3所示的DNA分子；

(3)在严格条件下与(1)或(2)限定的DNA序列杂交且编码与植物叶绿体ATP运输和叶绿体发育相关的蛋白的DNA分子；

(4)与(1)或(2)或(3)限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码与植物叶绿体ATP运输和发育相关蛋白的DNA分子。

所述严格条件为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。

含有以上任一所述基因的重组表达载体也属于本发明的保护范围。

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。

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。

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，使用本发明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。