[发明专利]玉米转录因子ZmbZIP22及其应用

说明书

本发明涉及一个玉米籽粒转录因子在调控醇溶蛋白方面的应用。该基因为SEQ ID NO：1所示的碱基序列。该序列编码的蛋白ZmbZIP22可直接结合并激活27kDa γ‑醇溶蛋白启动子。利用CRISPR‑Cas9技术将ZmbZIP22的基因片段SEQ ID NO：2作为guide RNA进行转化玉米幼胚，并获得基因缺失突变体的植株。相对野生型籽粒而言，转基因突变体玉米籽粒出现不规则且较薄的蛋白体外壳，成熟籽粒的醇溶蛋白含量显著下降，常规玉米缺乏的赖氨酸等必需氨基酸含量显著上升，从而提高了玉米的营养品质。

技术领域

本发明涉及一种玉米转录因子ZmbZIP22及其应用。

技术背景

玉米（Zea mays）是世界上产量最高的禾本科作物之一。除了作为粮食外，玉米还是禽畜重要的饲料来源，也是重要的工业原料。因此玉米对于社会的进步起到了重要的作用。随着人们生活水平的不断提高，对于所摄取食物的品质也提出了更高的要求。因此玉米品质的提升成为一个重要的研究课题。玉米籽粒的主要成分包括淀粉、蛋白质和油脂，其中蛋白质决定了玉米籽粒的营养价值，因而玉米的蛋白质品质是一个重要的研究性状。

醇溶蛋白是玉米籽粒中的主要储藏蛋白，占总蛋白的60%以上，然而其赖氨酸、色氨酸和甲硫氨酸等必需氨基酸含量极低，导致传统的玉米籽粒中氨基酸组成不均衡。其中赖氨酸的欠缺尤为严重，玉米在作为禽畜饲料时仍需添加人工合成的赖氨酸或其他富含赖氨酸的蛋白质。在籽粒主要农艺性状不改变的条件下，降低籽粒中醇溶蛋白的比例能够显著地提高籽粒赖氨酸的相对含量，从而提高籽粒的蛋白质品质。

玉米籽粒中醇溶蛋白由4个基因家族编码，分为α-zein（Mr 19kDa、22kDa），β-zein（Mr 14kDa）， γ-zein（Mr 16kDa、27kDa），δ-zein（Mr 10kDa、15kDa）。醇溶蛋白通过形成蛋白体来在玉米籽粒胚乳中储藏。在各类醇溶蛋白中27kDa γ-醇溶蛋白的表达在籽粒发育过程中最早出现，这主要是由于27kDa γ-醇溶蛋白分布在蛋白体的外壳区域，其主要功能是促使蛋白体的初始形成。已有的DNase I footprint研究表明，在27kDa γ-醇溶蛋白基因启动子上，仍有未知的转录因子参与其表达调控。

鉴于27kDa γ-醇溶蛋白在胚乳中表达量极高，对于蛋白体形成，乃至储藏蛋白累积过程的重要作用，寻找其他参与27kDa γ-醇溶蛋白转录调控的转录因子将有利于降低醇溶蛋白的累积，提高非醇溶蛋白的比例，从而提高玉米的营养品质。

酵母单杂交技术（Y1H）是采用已知启动子筛选其相互作用的蛋白的经典技术。利用该技术可以实现对目标启动子互作蛋白的大规模筛选。但是其弊端是背景较高。

染色质免疫共沉淀实验（ChIP）是一种验证启动子与蛋白相互作用的技术。利用这项技术，可以对酵母单杂交方法筛选到的蛋白进行验证。

双荧光转录激活检测系统是一种验证转录因子与启动子是否结合并激活下游基因表达的技术，该技术可以验证酵母单杂交技术得到的目标蛋白是否能够直接调控该启动子所驱动的基因。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种转录因子ZmbZIP22。

本发明的目的之二在于提供该转录因子ZmbZIP22的应用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种玉米转录因子ZmbZIP22，其特征在于该转录因子具有SEQ ID NO:1所示的碱基序列。

一种载体，其特征在于该载体含有根据权利要求1所述的转录因子ZmbZIP22。

上述载体是ZmbZIP22的CRISPR-Cas9转基因载体。