[发明专利]小黑麦基因、其编码蛋白质及用途在审
| 申请号： | 201910370379.8 | 申请日： | 2019-05-06 |
| 公开（公告）号： | CN110204599A | 公开（公告）日： | 2019-09-06 |
| 发明（设计）人： | 刘宝龙;张怀刚;宗渊;曹东;席杏媛;李云;魏乐;李建民 | 申请（专利权）人： | 中国科学院西北高原生物研究所 |
| 主分类号： | C07K14/415 | 分类号： | C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46 |
| 代理公司： | 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 | 代理人： | 任苇 |
| 地址： | 810008 *** | 国省代码： | 青海;63 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 小黑麦 编码蛋白质 花青素合成 基因工程手段 氨基酸序列 核苷酸序列 主效基因 黑麦 基因 花青素 可调控 靶点 蓝粒 性状 蛋白质 调控 改造 研究 | ||
【说明书】：
本发明公开了一种小黑麦基因、其编码蛋白质及用途，所述基因为调控小黑麦蓝粒性状的主效基因，可调控花青素合成。小黑麦的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明对研究黑麦花青素合成机制提供了基础，也为基因工程手段改造植物从而提高花青素的含量提供了方向和靶点。
技术领域
本发明属于植物基因工程领域，具体地涉及调控花青素合成与代谢的基因TsMYC1，包括该基因的重组质粒、宿主及其应用。
背景技术
蓝粒小黑麦主要是由于糊粉层中花青素大量积累所致(Bartl等，2015)。花青素作为植物体内一种重要的次生代谢产物，主要调节植物生长发育，从而保护植物抵御外界胁迫(Grausgruber,et al.,2018)。此外花青素赋予植物器官不同颜色，能够吸引昆虫对其进行授粉传播(Li,et al.,2019)。花青素是一种天然食品添加剂，加工后的产品具有抗氧化、抗癌、抗衰老、增强免疫力等功效(Su,et al., 2018)。在麦类作物遗传育种过程中，蓝粒性状可以用于鉴定杂合体和检测染色体变化，是一种特殊的分子遗传标记。
植物中花青素合成代谢属于次生代谢通路的分支，在模式植物中花青素的合成代谢途径已被深入研究(Wheeler and Smith,2019)。花青素的生物合成首先由苯丙氨酸经过三步酶促反应生成香豆酰CoA，香豆酰CoA和丙二酰CoA按1:3比例由查尔酮合成酶(CHS)催化，生成查尔酮，在查尔酮异构酶(CHI)的催化下，查尔酮异构化形成柚皮素(黄烷酮)。柚皮素在类黄酮-3-羟化酶(F3H)催化下，羟化形成二氢黄酮醇。F3H、类黄酮-3'-羟化酶(F3'H)、类黄酮-3',5'-羟化酶(F3'5'H)同属P450超家族。由这三种羟化酶所催化反应的产物是合成花色素苷的直接前体。二氢黄酮醇被羟化过程中位置的差异，将决定最终合成的花色素苷的种类，从而决定植物不同组织器官的颜色。从二氢黄酮醇转变成花色素苷需要几个不同酶的作用。ANS主要催化从无色花色素到花色素的转变，不稳定的花色素进一步糖苷化形成稳定的花色素苷(Kim,et al.,2016)。花青素合成通路中由结构基因编码对应的合成酶或者异构酶等，由此影响花色苷的种类及表达量。而结构基因受到MYB、bHLH和WD40三类转录因子调控，它们所形成的MBW复合物作用于结构基因启动子区域，从而对花青素合成具有调控作用(Lloyd,et al., 2017)。其中WD40属于组成性表达，在所有组织中表达均一致，并不是调控花青素的关键因素。而部分MYB转录因子和bHLH转录因子都能够单独或者共表达，从而诱导花青素的生物合成。多数MYB转录因子都已被分离，并单独在模式植物烟草中过量表达从而激活花青素合成代谢通路(Zhang,et al.,2019)。而 bHLH蛋白也称作MYC蛋白，往往需要与MYB蛋白相结合，从而调控植物不同组织部位的花青素合成代谢(Xie,2017)。
麦类作物中，目前只有在偃麦草、山羊草、黑麦、大麦和小麦中发现了相关基因。长穗偃麦草中控制蓝粒性状主效基因Ba1定位于4Ag染色体长臂 FL0.71-0.8。由蓝白粒杂交后代籽粒颜色分离比发现，Ba1基因属于显性基因。在一粒小麦中Ba1同源基因分别定位于4A和4J染色体中，而不同的籽粒颜色很可能就是染色体异位产生的结果(Zheng,et al.,2006)。六倍体蓝粒小麦中控制糊粉层花青素生物合成关键基因ThMYC4E定位于4E染色体并已进行瞬时表达功能验证(Li,et al.,2017)。而控制小黑麦蓝粒性状的主效基因尚不明确，因此有必要比较小黑麦蓝粒和白粒糊粉层中结构基因的差异及其转录因子，并比较它们的转录水平差异。
二代测序技术现今已被广泛应用于植物基因组测序、重测序、甲基化和基因表达谱分析。而利用转录组测序筛选出各类植物中控制不同组织部位花青素合成代谢关键基因已经屡见不鲜，许多基因已经得到分离与功能验证(Fang,et al., 2016,Kodama,et al.,2018,Ye,et al.,2019)。因此二代高通量转录组测序技术是一种经济便捷的生物技术。
发明内容
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- 本发明公开了一种水稻抗逆性相关蛋白OsIAA18及编码基因与应用。本发明提供一种蛋白，是如下（a）或（b）：（a）由序列表中序列SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；（b）将序列表中序列SEQ ID NO：2所示的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗逆性相关的由序列SEQ ID NO：2衍生的蛋白质。本发明的实验证明，将所述蛋白的编码基因导入植物细胞，可以得到耐盐性和抗旱性显著增强的转基因植株。本发明的蛋白及其编码基因对培育抗逆性增强植物品种具有重要的应用价值，从而提高农作物产量具有重要意义；本发明将在农业领域具有广阔的应用空间和市场前景。
- 油脂代谢相关蛋白GmNF307在植物油脂代谢调控中的应用-201510115633.1
- 张劲松;陈受宜;陆翔;满为群;来永才;李炜;栾晓燕;杜维广;毕影东;张万科;马彪;林晴;何锶洁 - 中国科学院遗传与发育生物学研究所
- 2015-03-17 - 2019-09-24 - C07K14/415
- 本发明公开了油脂代谢相关蛋白GmNF307在植物油脂代谢调控中的应用。本发明提供的蛋白质，是如下a)或b)或c)的蛋白质：a)氨基酸序列是SEQ ID No.2所示的蛋白质；b)在SEQ ID No.2所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将SEQ ID No.2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/或添加得到的与油脂代谢调控相关的蛋白质。实验表明，本发明提供的油脂代谢相关蛋白GmNF307，其编码基因GmNF307的过量表达，可提高植物组织和/或器官总油脂含量和/或提高植物组织和/或器官中部分脂肪酸含量。
- 蛋白质GmGATA44在调控植物粒重中的应用-201611127118.6
- 张婵娟;郝青南;陈李淼;袁松丽;陈海峰;单志慧;杨中路;张晓娟;邱德珍;陈水莲;周新安 - 中国农业科学院油料作物研究所
- 2016-12-09 - 2019-09-24 - C07K14/415
- 本发明公开了蛋白质GmGATA44在调控植物粒重中的应用。本发明所述蛋白质GmGATA44为a1)或a2)或a3)：a1)氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白质；a2)在序列表中序列2所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；a3)将序列表中序列2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/或添加得到的与植物粒重相关的蛋白质。粒重可为百粒重。实验证明，将编码蛋白质GmGATA44的基因导入天隆一号，获得的转GmGATA44基因大豆的百粒重显著提高。因此，蛋白质GmGATA44在调控大豆粒重中具有重要的应用价值。
- 青蒿转运蛋白AaPDR3及其应用-201610957142.6
- 唐克轩;付雪晴;石璞;何倩;沈乾;唐岳立;潘琪芳;黎凌;孙小芬 - 上海交通大学
- 2016-10-27 - 2019-09-24 - C07K14/415
- 一种青蒿转运蛋白AaPDR3及其应用，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示；该青蒿转运蛋白AaPDR3在青蒿非分泌型腺毛中影响倍半萜石柱烯的合成。该转运蛋白由如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列编码。本发明进一步提出了一种具有青蒿转运蛋白AaPDR3的转基因青蒿苗实现方法。
- 植物抗逆性相关蛋白TabZIP14及其编码基因与应用-201510896097.3
- 孔秀英;张丽娜;夏川;张立超;赵光耀;贾继增 - 中国农业科学院作物科学研究所
- 2015-12-08 - 2019-09-24 - C07K14/415
- 本发明公开了一种植物抗逆性相关蛋白TabZIP14及其编码基因与应用。本发明所提供的TabZIP14蛋白质，具体是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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，且与植物抗逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明所提供的TaAREB3蛋白及其编码基因在提高植物抗逆性方面具有重要意义，将在培育高抗逆性如强抗冻性和强抗盐性植物品种中发挥重要作用。
- 一种从澳大利亚甜羽扇豆粉中提取β-conglutin的方法-201910597588.6
- 陆旸;张咏;王黔;王硕 - 天津科技大学
- 2019-07-04 - 2019-09-20 - C07K14/415
- 本发明涉及一种从澳大利亚甜羽扇豆粉中提取含量最高、强致敏性的致敏羽扇豆球蛋白‑β‑conglutin，以羽扇豆粉为原料，经过丙酮、Tris‑HCl、硫酸铵等试剂处理后，通过离心、阴离子交换层析和凝胶排阻层析，促进分离目标蛋白质，分离提纯获得纯度较高的目标物，采用SDS‑PAGE凝胶电泳对分离的蛋白质进行表征。基于此背景，为后续进一步探究蛋白性质、相应特异性抗体的生产及人类毒性的研究奠定基础。此方法可以选择性的分离目标过敏原并获得高纯度的蛋白质成分，有助于准确地确定羽扇豆浓度。除此之外，通过观察提取出的过敏原与相应血清中免疫球蛋白E的反应，可阐释过敏原的毒性特性并为进一步探测食品中羽扇豆过敏原所进行的分析实验提供关键信息。
- 具有调控植物开花期功能的ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体和应用-201910601083.2
- 王海洋;赵永平;王宝宝;谢钰容;孔德鑫;刘扬 - 中国农业科学院生物技术研究所;华南农业大学
- 2019-07-04 - 2019-09-20 - C07K14/415
- 本发明公开了具有调控植物开花期功能的ZmELF3.1蛋白及其功能缺失突变体和应用。本发明用拟南芥ELF3的蛋白序列为基础，通过在玉米基因组数据库的同源比对获得2个玉米的ELF3基因，分别命名为ZmELF3.1和ZmELF3.2。本发明进一步利用RISPR/Cas9基因编辑技术，将玉米ZmELF3.1基因突变后，其功能缺失突变体在长日照和短日照条件下，均表现出晚花表型，而且ZmELF3.1基因功能缺失后，还表现出叶片数和株高增加，由此确定玉米ZmELF3.1基因对调控玉米开花时间起着至关重要的作用。本发明不仅对调控玉米开花期具有重要意义，还可将其应用于米自交系改良和杂交育种。
- 专利分类
