大豆GmPHOTs家族基因在调控植物异黄酮合成中的应用制造技术

本发明专利技术公开了大豆GmPHOTs家族基因在调控植物异黄酮合成中的应用。所述大豆GmPHOTs家族基因包括以下五个成员:GmPHOT1a基因，GmPHOT1b基因，GmPHOT1c基因，GmPHOT2a基因和GmPHOT2b基因。本发明专利技术通过利用CRISPR

【技术实现步骤摘要】
大豆GmPHOTs家族基因在调控植物异黄酮合成中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及GmPHOTs基因在调控大豆异黄酮含量积累中的应用。

技术介绍

[0002]大豆是我国重要的经济作物之一，富含丰富的蛋白质、油脂以及多种具有生物活性的物质，大豆提取物以及整粒大豆被广泛用于各种消费品。大豆提取蛋白是婴儿配方食品的重要组成部分。
[0003]大豆异黄酮是主要存在于豆科植物中的一类黄酮物质。大豆异黄酮最早被描述为植物雌激素，它与人体分泌的雌激素在结构上十分相似，具有雌激素活性，处于更年期的女性摄入异黄酮后可缓解因雌激素分泌不平衡所导致的女性更年期综合症的临床症状。而这些具有生物活性的异黄酮可能对包括婴儿和蛋白质补充剂消费者而言并非越多越好。
[0004]大豆异黄酮合成来源于豆科植物苯丙烷代谢途径的分支，其合成过程受到多种因素的影响，包括环境和其合成途径中多种催化酶的活性。苯丙烷代谢途径的其余分支还能够产生其他重要的植物次级代谢产物：包括木质素，花青苷等。田间环境的不确定性使得研究大豆自身影响异黄酮积累的过程也十分重要。大豆异黄酮在大豆的各组织中均有不同程度的积累，其中成熟籽粒中积累量最为丰富。因此，研究影响大豆籽粒成熟过程中异黄酮积累的过程至关重要。
[0005]在植物生长发育过程中，光信号这一环境因子不仅作为重要能量来源促进植物的生长发育，其还可以通过一系列的光受体实现信号转导。向光素PHOTs蛋白作为光受体之一，其主要感受蓝光波长:430
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455nm，并调控植物的向光性反应、叶绿体的排布、气孔开放和叶片生长方向。这些生物学过程最终导致植物能更有效地利用光能，最大限度地提高光合作用效率。蓝光信号能有效促进植物的生长和有机物积累。
[0006]迄今为止，大豆GmPHOTs基因的研究还未见报道。因此，对GmPHOTs基因进行克隆和功能研究具有重要的意义。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供大豆GmPHOTs基因在调控植物异黄酮合成中的应用。
[0008]为了实现本专利技术目的，可以通过以下技术方案实现：
[0009]本专利技术首先提供了大豆GmPHOTs家族基因，所述基因来源于大豆。
[0010]其中，大豆GmPHOTs家族基因包括GmPHOT1a基因，GmPHOT1b基因，GmPHOT1c基因，GmPHOT2a基因和GmPHOT2b基因。
[0011]更具体的，GmPHOT1a基因的CDS序列如SEQ ID NO.1所示，GmPHOT1b基因的CDS序列如SEQ ID NO.3所示，GmPHOT1c基因CDS序列如SEQ ID NO.5所示，GmPHOT2a基因CDS序列如SEQ ID NO.7所示和GmPHOT2b基因CDS序列如SEQ ID NO.9所示。
[0012]更具体的，本专利技术将GmPHOT1a基因，GmPHOT1b基因和GmPHOT1c基因组合考察；将GmPHOT2a基因和GmPHOT2b基因组合考察。
[0013]本专利技术利用CRISPR
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Cas9系统对所述GmPHOTs家族基因进行编辑，分别创制出大豆三基因敲除突变体gmphot1s
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tm和大豆双基因敲除突变体gmphot2s
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dm，发现在大豆中降低GmPHOTs蛋白的积累，可降低大豆籽粒中异黄酮含量。
[0014]本专利技术还提供了大豆GmPHOTs家族基因编码蛋白的氨基酸序列，分别如SEQ ID No.2，SEQ ID No.4，SEQ ID No.6，SEQ ID No.8和SEQ ID No.10。
[0015]在具体的实施方案中，本专利技术还保护将前文所示的氨基酸序列经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有80％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质。
[0016]在具体的实施方案中，本专利技术还保护在前文蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的具有相同功能的融合蛋白质。
[0017]本专利技术还保护含有前文所述基因的表达盒、重组表达载体、重组微生物或转基因植物细胞系或转基因植物器官等。
[0018]本专利技术还保护一种调控植物异黄酮合成中的方法，所述方法包括降低目的植物中前文所述的蛋白质的含量和/或活性。
[0019]在具体的实施方案中，所述降低目的植物中前文所述蛋白质的含量和/或活性通过利用CRISPR
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Cas9系统对所述蛋白质的编码基因进行编辑来实现。
[0020]在更具体的实施方案中，所述CRISPR
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Cas9系统中编码基因的gRNA的核苷酸序列为：GmPHOT1s
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gRNA1:GAGTGTACGGACTCGAAGAACGG，
[0021]GmPHOT1s
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gRNA1：CTGTGCGTGTTCAATCCACGTGG，
[0022]GmPHOT1s
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gRNA2：CCAGTATCTCCTGATCCCAAGGG,
[0023]GmPHOT1s
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gRNA3：TCATTTCCGAGAGATCCACGTGG，
[0024]GmPHOT1s
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gRNA4：GCCTCTTTGGAAATCGTGGACGG，
[0025]GmPHOT2s
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gRNA:TTAGGGGGAGAGAATACAAGTGG。
[0026]本专利技术发现在大豆中降低GmPHOTs蛋白的积累，可降低大豆籽粒中异黄酮含量。
[0027]本专利技术还保护前文所述的蛋白质，和/或，前文所述的基因，和/或前文所述的表达盒、重组表达载体、重组微生物或转基因植物细胞系或转基因植物器官在下述任一种应用：
[0028](1)在调控植物异黄酮合成中的应用；
[0029](2)在制备调控植物异黄酮合成的产品中的应用；
[0030](3)在培育高/低异黄酮植物中的应用；
[0031](4)在制备培育高/低异黄酮植物的产品中的应用；
[0032](5)在植物育种中的应用。
[0033]在具体的实施方案中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物；
[0034]优选的，所述双子叶植物为豆科植物。
[0035]在具体的实施方案中，所述异黄酮选自染料木苷、黄豆黄苷、丙二酰基染料木苷、丙二酰基黄豆黄苷和丙二酰基大豆苷中的一种或多种，优选染料木苷、黄豆黄苷。
[0036]有益效果
[0037]本专利技术首次提供GmPHOTs基因所编码的蛋白在调控大豆异黄酮积累中的应用。因
此，通过本专利技术可以获得高大豆异黄酮和低大豆异黄酮的植物品系，具有重要的应用价值。
附图说明
[0038]图1为本专利技术大豆gmphot1s
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tm突变体基因编辑形式和大豆gmphot2s
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d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基因或基因组合，选自GmPHOT1a基因，GmPHOT1b基因，GmPHOT1c基因，GmPHOT2a基因和GmPHOT2b基因中的任一种或多种，其中：(A1)GmPHOT1a基因CDS序列如SEQ ID NO.1所示；(A2)GmPHOT1b基因CDS序列如SEQ ID NO.3所示；(A3)GmPHOT1c基因CDS序列如SEQ ID NO.5所示；(A4)GmPHOT2a基因CDS序列如SEQ ID NO.7所示；(A5)GmPHOT2b基因CDS序列如SEQ ID NO.9所示。2.根据权利要求1所述的基因或基因组合，其特征在于，所述基因组合选自如下(B1)或(B2)：(B1)由GmPHOT1a基因，GmPHOT1b基因和GmPHOT1c基因组成；(B2)由GmPHOT2a基因和GmPHOT2b基因组成。3.权利要求1或2所述的基因编码的蛋白质，所述蛋白质为下述任一种：(C1)氨基酸序列是SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.4、SEQ ID NO.6、SEQ ID NO.8、SEQ ID NO.10所示的蛋白质；(C2)将A1)所示的氨基酸序列经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有80％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质；(C3)在(A1)或(A2)的N端和/或C端连接标签得到的具有相同功能的融合蛋白质。4.与权利要求1所述的基因或基因组合物的生物材料，其特征在于，所述生物材料为下述(D1)至(D5)中的任一种：(D1)含有权利要求1所述基因或基因组合的表达盒；(D2)含有权利要求1所述基因或基因组合的重组载体、或含有(D1)所述表达盒的重组载体；(D3)含有权利要求1所述基因或基因组合的重组微生物、或含有(D1)所述表达盒的重组微生物、或含有(D2)所述重组载体的重组微生物；(D4)含有权利要求1所述基因或基因组合的转基因植物细胞系、或含有(D1)所述表达盒的转基因植物细胞系；(D5)含有权利要求1所述基因或基因组合的转基因植物组织、或含有(D1)所述表达盒的转基因植物组织；(D6)含有权利要求1所述基因或基因组合的转基因植物器官、或含有(D...

【专利技术属性】
技术研发人员：许冬清，宋昭庆，肖云涛，方正，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：