[发明专利]与碳氮代谢相关的蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及与碳氮代谢相关的蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展和随之而来的汽车保有量的增加，石油消费快速递增，进口依赖度日益增加，已经对我国能源安全和经济发展形成了巨大影响和制约。发展石油的替代燃料已成当务之急，其中燃料乙醇是目前世界上使用量最大、最现实可行的替代石油的生物燃料。加工燃料乙醇的原料包括淀粉类的玉米、薯类等，糖类的甘蔗、甜菜等以及纤维素类的秸秆等。

在世界粮食生产中甘薯总产量排第七位，在我国排第四位，总产量仅次于水稻、玉米和小麦。我国每年种植面积约600万公顷，约占世界甘薯种植面积的55.0%，是世界上最大的甘薯生产国家，目前我国甘薯总产量约占世界的75.6%（FAO，2008）。甘薯高产，稳产，单位面积、单位时间内的产量比水稻、小麦等主要粮食作物高得多，且富含淀粉，可以转化为乙醇；而且甘薯耐旱、耐瘠薄、适应性广，特别适宜于丘陵山区种植，而不与农业争粮争地，还可以使农民增收，缓解“三农”问题，成为世界各国公认的最合适的能源作物之一。

淀粉是植物通过光合作用产生的一种多糖高分子化合物，淀粉生物合成过程中有四种关键酶，即：腺嘌呤-葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase，AGpase)、淀粉合成酶(Starch Synthase)、分支酶(branching enzyme)及去分支酶(de-branching enzyme)。在AGPase的作用下，葡萄糖-1-磷酸(Glu-1-P)与ATP作用生成ADP-葡萄糖(ADP-Glu)，随后ADP-Glu合成具有一定结构特性的淀粉结晶体。AGPase是淀粉合成过程中的限速酶，催化淀粉合成的第一步，其活性的改变将直接影响着淀粉的合成速率，直接决定贮藏组织中淀粉积累的水平。

发明内容

本发明的一个目的是提供与碳氮代谢相关的蛋白及其编码基因。

本发明提供的与碳氮代谢相关的蛋白，名称为IbSnRK1，来源于甘薯（Ipomoea batatas），如下的蛋白质：

（a）由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

（b）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/或添加且与植物组织中淀粉含量相关的由序列2衍生的蛋白质。

编码上述蛋白的基因也属于本发明的保护范围。

上述基因是如下(1）-(3）中任一种的DNA分子：

(1）编码序列为序列表中序列1所示的DNA分子；

(2）在严格条件下与（1）限定的DNA序列杂交且编码植物组织中淀粉含量相关蛋白的DNA分子；

(3）与（1）限定的DNA序列至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且编码植物组织中淀粉含量相关蛋白的DNA分子。

上述严格条件可为用6×SSC，0.5%SDS的溶液，在65℃下杂交，然后用2×SSC，0.1%SDS和1×SSC，0.1%SDS各洗膜一次。

序列表中的序列1由1515个碱基组成，其开放阅读框架（ORF）为自5′末端第1位-第1515位碱基，编码氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白。

含有上述编码基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也属于本发明的保护范围。

上述重组载体为将权利要求1所述蛋白的编码基因插入表达载体中，得到表达权利要求1所述蛋白的重组载体。

在本发明的实施例中，表达载体具体为载体pCBGUS；上述重组载体为将上述蛋白的编码基因插入pCBGUS的Sac I和BamH I酶切位点间得到的载体。

上述pCBGUS载体是通过包括如下步骤的方法得到的：

（1）将pCAMBIA1301载体（购自CAMBIA公司）经过Hind III和EcoR I双酶切，回收11786bp的载体大片段；

（2）将pBI121载体（购自Clontech公司；含35S启动子，gusA报告基因，nos终止子片段）也经过Hind III和EcoR I双酶切，回收包含gusA基因的3032bp的片段；

（3）将步骤（1）中回收的11786bp载体大片段与步骤（2）中回收的包含gusA基因的3032bp的片段经T4DNA酶连接，得到重组载体pCBGUS。