一种植物淀粉合成相关蛋白OsNPPR及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术属于基因工程领域，涉及一种植物淀粉合成相关蛋白OsNPPR及其编码基因与应用。本发明专利技术提供的蛋白质，是如下(a)或(b)的蛋白质：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物谷蛋白分选相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明专利技术的植物淀粉合成相关蛋白影响植物胚乳中淀粉的合成。将所述蛋白的编码基因导入淀粉合成异常的植物中，可以培育淀粉合成正常的转基因植物。所述蛋白及其编码基因可以应用于植物遗传改良。

Plant starch synthesis related protein OsNPPR and its coding gene and Application

The invention belongs to the field of gene engineering, and relates to a plant starch synthesis related protein OsNPPR and a coding gene and an application thereof. The protein provided by the invention is as follows (a) or (b): (a) protein composed of amino acid sequence in the sequence table 1 shows the protein; (b) the 1 amino acid sequence sequence by one or several amino acid substitution and deletion and / or addition and related to plants by sorting glutenin derived protein sequence 1. The present invention relates to the synthesis of starch related proteins in plants, which affect the synthesis of starch in endosperm of plants. The coding gene of the protein is introduced into the starch synthesis abnormal plant, and the transgenic plant with normal starch synthesis can be formed. The protein and the coding gene thereof can be applied to the genetic improvement of plants.

【技术实现步骤摘要】
一种植物淀粉合成相关蛋白OsNPPR及其编码基因与应用
本专利技术属于基因工程领域，涉及一种植物淀粉合成相关蛋白OsNPPR及其编码基因与应用。
技术介绍
在植物中，淀粉是主要的储能物质，其合成途径中的许多合成酶和调控因子都已经被很好地鉴定和研究。淀粉是稻米籽粒最主要的组成成分，其含量和特性直接影响稻米的各项品质指标及最终适口性，同时淀粉的积累水平还可能影响水稻的产量，因此，深入研究水稻这一单子叶模式植物淀粉合成途径中的关键因子及调控网络具有重要的理论意义与应用价值。叶片光合作用产物首先以蔗糖的形式运输到淀粉合成器官的胚乳细胞，转化为1-磷酸-葡萄糖(G-1-P)后进入造粉体体内，分别在ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合成酶、淀粉分支酶、淀粉脱支酶的作用下形成直链淀粉和支链淀粉。由于淀粉的生物合成是一个复杂且精细的过程，人类至今还无法在体外系统中合成淀粉，淀粉合成过程中还有许多环节是未知的。因此挖掘新的参与淀粉合成的因子并进行深入研究尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种淀粉合成相关蛋白及其编码基因与应用。本专利技术提供的淀粉合成相关蛋白(OsNPPR)，来源于稻属水稻(OryzasativaIndicaN22)，是如下(a)或(b)的蛋白质：(a)由序列表中SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与淀粉合成相关的由SEQIDNO.2衍生的蛋白质。序列表中的SEQIDNO.1由804个氨基酸残基组成，自氨基末端第183至743位为PPR重复结构域。为了使(a)中的OsNPPR便于纯化，可在由序列表中SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述(b)中的OsNPPR可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的OsNPPR的编码基因可通过将序列表中SEQIDNO.2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。编码上述淀粉合成相关蛋白的基因(OsNPPR)也属于本专利技术的保护范围。所述基因OsNPPR可为如下1)或2)或3)或4)的DNA分子：1)序列表中SEQIDNO.2所示的DNA分子；2)序列表中SEQIDNO.3所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码所述蛋白的DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码淀粉合成相关蛋白的DNA分子。序列表中的SEQIDNO.2由4185个核苷酸组成。所述严格条件可为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液中，在65℃下杂交并洗膜。含有以上任一所述基因的重组表达载体也属于本专利技术的保护范围。可用现有的植物表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端，如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂合成酶Nos基因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3’端转录的非翻译区均具有类似功能。使用所述基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或组成型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、玉米的泛素启动子(Ubiquitin)，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。所述重组表达载体可为在1300-221-3*Flag载体的多克隆位点XbaI和SalI之间重组插入所述基因(OsNPPR)得到的重组质粒。所述重组质粒具体可为1300-221-3*Flag-OsNPPR；所述1300-221-3*Flag-OsNPPR是将由OsNPPR基因组编码序列通过重组技术插入到1300-221-3*Flag多克隆位点XbaI和SalI之间得到的(Clontech公司，Infusion重组试剂盒)。将含有OsNPPR的1300-221-3*Flag命名为1300-221-3*Flag-OsNPPR。含有以上任一所述基因(OsNPPR)的表达盒及重组菌均属于本专利技术的保护范围。扩增所述基因(OsNPPR)全长或任一片段的引物对也属于本专利技术的保护范围。本专利技术的另一个目的是提供一种培育淀粉合成正常的转基因植物的方法。本专利技术提供的培育淀粉合成正常的转基因植物的方法，是将所述基因导入淀粉合成异常的植物中，得到淀粉合成正常的转基因植物；所述淀粉合成异常植物为胚乳表现为粉质表型的植物；所述淀粉合成正常的转基因植物为胚乳表现透明非粉质的转基因植物。具体来说，所述基因通过所述重组表达载体导入淀粉合成异常植物中；所述淀粉合成异常植物可为N112。所述蛋白、所述基因、所述重组表达载体、表达盒或重组菌或所述方法均可应用于水稻育种。利用任何一种可以引导外源基因在植物中表达的载体，将编码所述蛋白的基因导入植物细胞，可获转基因细胞系及转基因植株。携带有所述基因的表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。被转化的植物宿主既可以是单子叶植物，也可以是双子叶植物，如：烟草、百脉根、拟南芥、水稻、小麦、玉米、黄瓜、番茄、杨树、草坪草、苜宿等。本专利技术的淀粉合成相关蛋白影响水稻胚乳中谷淀粉合成的过程。将所述蛋白的编码基因导入淀粉合成异常的粉质胚乳植物中，可以得到胚乳透明非粉质的转基因植物。所述蛋白及其编码基因可以应用于植物遗传改良。附图说明图1为突变基因在第8染色体上的精细定位。图2为野生型N22和突变体N112的籽粒表型。图3为野生型N22和突变体N112的籽粒扫描电镜观察。图4为野生型N22和突变体N112胚乳发育9天半薄切片观察。图5为野生型N22和突变体N112灌浆速率及千粒重对比。图6为野生型N22和突变体N112本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白质，其特征在于选自如(a)或(b)所示的任一种：(a)由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将SEQ ID NO.1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/或添加且与淀粉合成相关的由序列1衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，其特征在于选自如(a)或(b)所示的任一种：(a)由SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将SEQIDNO.1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/或添加且与淀粉合成相关的由序列1衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白的基因。3.根据权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因是如下1)或2)或3)或4)所示的DNA分子：1)SEQIDNO.2所示的DNA分子；2)SEQIDNO.3所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码SEQIDNO.1所述蛋白的DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码淀粉合成相关蛋白的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒或重组菌。5.根据权利要求4所述的重组表达载体，其特征在于：所述重组表达载体是在1300-221-3*Fl...

【专利技术属性】
技术研发人员：万建民，王益华，郝媛媛，刘喜，江玲，张文伟，刘世家，赵志刚，刘裕强，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32