[发明专利]大豆角质层蜡质合成基因或其蛋白的应用

说明书

本发明涉及遗传育种技术领域，尤其涉及大豆角质层蜡质合成基因或其蛋白的应用。本发明研究表明，来源于大豆的编码甘油三磷酸激酶的GmGK1基因能够调控大豆叶表面角质层蜡质的发育，因此可以用于实现提高大豆抗旱及抗病能力。研究表明，过量表达GmGK1基因的gmgk1突变体植株叶片皱缩恢复正常，与野生型大豆叶片形态一致。利用GmGK1作为标志物，能够实现对植物种质，特别是大豆种质抗旱性能的鉴定。

技术领域

本发明涉及遗传育种技术领域，尤其涉及大豆角质层蜡质合成基因或其蛋白的应用。

背景技术

大豆(Glycine max)作为古老的农作物，具有重要的且特殊的经济价值，其对缺水较为敏感，且耐高温能力较弱。大豆在生育期遭遇干旱、高温、盐碱等非生物逆境胁迫是造成大豆减产的重要影响因素。因此，提高大豆抗旱能力已经成为现代育种工作中的关键问题之一。

角质层对于植物最重要的作用是应对干旱的威胁，也具有防御机械损伤，抵抗病菌和昆虫的侵袭，阻挡紫外线等功能。角质层的显微结构分为角质和蜡质两层，蜡质在角质最表层形成蜡质晶体，渗透于网架状结构的角质中称之为内层蜡质。陆地植物角质层的主要任务就是防止体内水分的非气孔性蒸发，使得植物可以通过气孔开闭动态调节气体交换以及水势等。植物在不断进化过程中为应对环境变化角质层又衍生出一系列其他功能，如：是植物应对病原菌及昆虫胁迫的第一道物理屏障；最表面的蜡质晶体够阻止灰尘等在叶表皮的附着；屏蔽紫外线，减小紫外线损伤；作为表皮细胞的附属物在器官发育中起着决定边界的作用。

角质层生物合成的调控很复杂，涉及很多信号途径包括：对环境胁迫的应答，对病原体的应答以及角质层自身基于结构以及完整性的反馈性调节。除此之外，角质层的成分均由表皮细胞合成，表皮细胞与其他细胞的区别也是角质层合成调控的一部分。此前有研究表明，Glyma.07G028600基因的突变导致了角质层中蜡质的成分比例发生了很大的变化，同时又影响了角质的发育。

研究影响角质蜡质合成及调控相关基因及其作用机制，不仅能进一步充分认知植物角质层形成和调控过程，也为进一步改良大豆抗旱、抗病能力提供基因资源。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供大豆角质层蜡质合成基因或其蛋白的在大豆亚角质层发育和叶片发育过程中的应用。

本发明提供了如下I)～V)中的至少一种在调控植物蜡质形成中的应用；

I)、GmGK1蛋白；

II)、在GmGK1蛋白的氨基酸序列中经取代、缺失或添加一个或多个氨基酸，且与GmGK1具有相同或相似功能的蛋白；

III)、编码I)或II)所述蛋白的核酸分子；

IV)、在III)的所述核酸分子的核苷酸序列中经取代、缺失或添加一个或多个核苷酸，且能编码相同或相似功能蛋白的核酸分子；

V)、能够调控I)～V)中的至少一种的水平或活性的物质。

本发明中，所述GmGK1蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示；

编码SEQ ID NO:1所示蛋白的核酸分子的序列如SEQ ID NO:2所示。

本发明中，所述植物为豆科植物；本发明中用以验证GmGK1功能的植物为豆科植物大豆，具体为大豆Williams 82和菏豆12。研究表明，Williams 82和菏豆12中GmGK1蛋白及核酸序列完全一致。