[发明专利]菜豆金属蛋白酶PvFtsH2基因及其编码蛋白和应用

说明书

菜豆金属蛋白酶PvFtsH2基因及其编码蛋白和应用，涉及基因工程领域，具体涉及一种植物金属蛋白酶PvFtsH2基因及其编码蛋白和应用。本发明提供一种菜豆FtsH类金属蛋白酶PvFtsH2基因及其编码蛋白和应用。PvFtsH2基因的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO：1所示。编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。本发明通过植物生理学和分子生物学方法，证实PvFtsH2基因在光抑制响应过程中发挥作用，该基因的突变导致光抑制条件下F_V/F_M值下降，叶绿素含量减少，D1蛋白积累。本发明在通过提高光能利用率增加菜豆产量方面具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体涉及一种植物金属蛋白酶PvFtsH2基因及其编码蛋白和应用。

背景技术

菜豆生产是群体生产，菜豆产量也是指群体产量。提高菜豆产量的途径主要有两方面：一是提高根系的吸收作用，强大的根系和庞大的吸收表面积是维持地上茎、叶、花、果等器官所需要的水分和养分的根本；二是提高光合作用，豆科作物产量的90％来自光合作用，光合作用速率和效率的高低直接决定着到作物的产量，长期以来高光效育种都是作物光合研究和育种领域关注的热点。提高光能吸收、传导、转化的效率可以达到提高单产的目标。适宜的冠层结构可以增大光截获效率、提高冠层光合速率，是提高群体产量的关键因素。经过多年努力，国内外研究者已选育出一批高光效大豆品种(系)：如黑农41、黑农51等；高光效菜豆品种(系)：如大白鞭、鑫源六号等中小叶高光效型菜豆品种。

光是叶绿体发育和光合作用的必要因素，但在高光强条件下，光能超过光合系统所能利用的数量，植物光合作用的副产物¹O₂持续性损伤光系统Ⅱ反应中心的D1蛋白，导致光合功能下降。植物在进化过程中形成了光系统Ⅱ的修复循环机制。

因此采用基因的手段影响豆科植物光能利用，进而提高豆科植物产量方面具有重要的理论及实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供菜豆FtsH类金属蛋白酶PvFtsH2基因及其编码蛋白和应用。

本发明菜豆金属蛋白酶PvFtsH2基因的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO：1所示。

本发明菜豆金属蛋白酶PvFtsH2基因编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。

本发明菜豆金属蛋白酶PvFtsH2基因在调控豆科植物光抑制响应过程的应用。

进一步的，所述豆科植物为菜豆。

进一步的，所述PvFtsH2基因在光抑制条件下影响F_V/F_M值、叶绿素含量和D1蛋白积累。

本发明的有益效果：

本发明在分子水平上首次成功地克隆出菜豆FtsH类金属蛋白酶PvFtsH2基因。

本发明通过植物生理学和分子生物学方法，证实PvFtsH2基因在光抑制响应过程中发挥作用，该基因的突变导致光抑制条件下F_V/F_M值下降，叶绿素含量减少，D1蛋白积累。FtsH2基因功能尚未在豆科植物中报道，本发明首次阐明菜豆中PvFtsH2基因在光抑制条件下修复光系统Ⅱ的功能，发现PvFtsH2基因对于菜豆在自然生长条件下存活的必要性。菜豆FtsH类金属蛋白酶PvFtsH2的发现，为菜豆抵御光抑制过程提供理论依据，在通过提高光能利用率增加菜豆产量方面具有重要的应用价值。

附图说明

图1为在突变体库中筛选到田间种植幼苗死亡的突变体pvsl1；

图2为基于全基因组重测序设计的用于大龙1号和PI60234品种基因定位的124个分子标记的物理位置；