[发明专利]大豆赤霉素3β-羟化酶编码基因GmGA3ox1的应用

说明书

本发明公开了大豆赤霉素3β‑羟化酶编码基因GmGA3ox1的应用。SEQ IDNO.1所示大豆赤霉素3β‑羟化酶基因GmGA3ox1在基因工程改造拟南芥和大豆粒重的应用。在拟南芥中，过表达GmGA3ox1能互补atga3ox1突变体低粒重的表型。在大豆中，过量表达该基因的优异单倍型，能够显著提高大豆的粒重。

技术领域

本发明涉及大豆赤霉素3β-羟化酶编码基因GmGA3ox1的应用，属于基因工程领域。

背景技术

大豆起源于我国，双子叶植物，是重要的油料和粮食作物，为人类和动物提供丰富的蛋白 和充分的油脂，具有重要的经济价值。大豆在我国国民经济发展及国际油料作物生产中均占有 重要地位。作为一种重要的作物，大豆的产量一直是人们关注的重点。培育高产、优质的大豆品种一直是育种家的首要目标之一。大豆产量的构成可以从两个方面解析，一种是产量由生物 量和收获指数组成，二是由单位面积株数、单株荚数、每荚粒数、百粒重构成。大豆产量相关 性状是复杂的数量性状，受多基因控制，其性状表现是基因型与环境共同作用的结果。大豆产 量影响因素较多，包括生长形态性状、光合生理性状以及产量组分等。其中，大豆的产量组分包括百粒重、单株荚数、单株粒数、单株产量等。

赤霉素(gibberellin，GA)是一种植物激素，对植物的生长发育过程起到至关重要的作 用。很多的研究报道表明GA参与调节种子萌发、叶片扩展、开花和果实发育，以及调节环境信 号，如日照长度等。在细胞水平上，GA还会刺激细胞伸长和细胞分裂。另外，目前克隆的作物 产量及产量相关性状基因功能分析结果表明，多个产量相关基因主要与GA合成或与其调控途径 相关。GmGA3ox1是一种大豆赤霉素3β-羟化酶(gibberellin 3β-hydroxylase，GA3ox)。在 植物体内，GA3ox是GA合成途径中的关键限速酶，负责合成具有生物活性的赤霉素，是调节活性GA合成的关键因子。然而在大豆中还没有GA3ox基因功能的报道。

发明内容

本发明的目的在于公开大豆赤霉素3β-羟化酶基因GmGA3ox1基因工程改良粒重的应用， 组织表达及GUS染色分析表明GmGA3ox1主要在大豆叶片和茎中表达，在其他组织里几乎不表 达。GmGA3ox1基因表达量与大豆粒重呈现正相关关系。此外，亚细胞定位分析表明GmGA3ox1 定位在细胞膜及细胞质基质中。该基因可作为目的基因导入拟南芥和大豆中，表现为提高转基 因拟南芥和转基因大豆的粒重。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

SEQ ID NO.1所示大豆赤霉素3β-羟化酶基因GmGA3ox1在基因工程改造拟南芥和大豆粒 重的应用。

在拟南芥中，过表达GmGA3ox1能互补atga3ox1突变体低粒重的表型。在大豆中，过量表 达该基因的优异单倍型，能够显著提高大豆的粒重。

有益效果

我们发现大豆GmGA3ox1基因正调控转基因拟南芥的粒重。通过表达量分析，证明GmGA3ox1 主要在大豆叶片和茎中表达，与大豆粒重呈现正相关关系。亚细胞定位分析证明GmGA3ox1为 细胞膜及细胞质基质定位蛋白。过量表达GmGA3ox1发现该基因正调控转基因拟南芥的粒重。 由此可见，GmGA3ox1可以作为调节大豆粒重的靶点，用于大豆的产量改造。

附图说明

图1.PCR克隆GmGA3ox1琼脂糖凝胶电泳图。目的片段大小1137bp。Marker：DL2000Plus

图2.GmGA3ox1组织表达模式。N＝3。

图3.GmGA3ox1的表达量与大豆粒重呈正相关关系。