[发明专利]大豆分生组织基因GmWUS2及其在根瘤发育中的应用

说明书

本发明涉及大豆分生组织基因GmWUS2及其在根瘤发育中的应用，GmWUS2的氨基酸序列如(1)SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列；或(2)如SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列；或(3)与如SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列具有至少90％同源性的氨基酸序列。本发明同时提供了GmWUS2基因的核苷酸序列，如SEQ IDNO.2所示，该基因的敲除或表达降低可明显促进大豆根瘤的发育，对改进和改良大豆等作物的种质资源有重要作用，在农业生产中具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，特别是涉及大豆分生组织相关基因、其编码的蛋白及其在植物根瘤发育调控中的应用。

背景技术

大豆是共生固氮类植物的典型代表，其根部可与根瘤菌共生并产生根瘤。根瘤具有固氮能力，在自然界氮素的循环中起着重要的作用。结瘤的数量影响植物的固氮能力。结瘤由多种过程控制，包括外部环境和结瘤内部的自动调节机制等。结瘤的自动调节通过涉及叶片的系统过程，来控制每株植物的根瘤数量。叶组织感知来自根部早期结瘤事件的信号，然后产生新信号并传递到根，进一步限制根瘤发生和发育。

在植物器官发生过程中，分生组织细胞的有序分化和增殖赖于其不同器官、不同组织区域细胞间的信号交流。WUS基因在植物分生组织中具有重要作用。拟南芥WUS基因在茎端分生组织中心表达，其基因功能缺失突变体植株茎端分生组织不能有序维持，植株的地下部发育也受到影响。在拟南芥中，WUS和STM蛋白发生直接的相互作用，共同结合到CLV3基因的启动子上并激活其表达，从而调控茎端分生组织干细胞的活性。当CLV3蛋白积累到一定量之后会反过来抑制STM基因与WUS基因的表达。这样，WUS、STM和CLV3共同维持茎端分生组织中干细胞的数量。

发明内容

本发明的目的是提供一种与植物根瘤数相关的大豆分生组织基因GmWUS2及其应用。

本发明的大豆GmWUS2基因是从大豆Williams82中通过RT-PCR克隆到的，该基因具有如下任一种核苷酸序列：

(1)如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；

(2)如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经一个或多个碱基的替换、插入或缺失得到的编码相同功能蛋白的核苷酸序列；

(3)与如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列具有至少70％同源性的核苷酸序列；优选地，所述同源性为至少80％；更优选为90％。

此外，应理解、考虑到密码子的简并性以及不同物种密码子的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。

本发明提供的一种大豆GmWUS2蛋白，所述GmWUS2蛋白具有如下任一种氨基酸序列：

(1)如SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列；

(2)如SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列；

(3)与如SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列具有至少90％同源性的氨基酸序列；

优选地，所述同源性为至少95％；更优选为99％。

本发明的另一个目的是提供携带GmWUS2基因的生物材料，所述生物材料为表达盒、表达载体、宿主细胞或宿主菌。

本发明的所述的植物表达载体为pSoy10。