[發明專利]調節植物種子淀粉合成代謝的基因及其應用

有效

• 申請號: 201010134959.6
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN102206639A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 薛紅衛;付芳芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海生命科學研究院
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/29;C12N15/82;C07K14/415;C12Q1/68;G01N33/68;A01H5/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜;范征

技術領域

本發明屬于植物學和基因工程領域，更具體地，本發明涉及調節植物種子淀粉合成代謝的基因及其應用。

背景技術

淀粉作為水稻胚乳的主要組成成分，其含量和品質直接影響著水稻種子的品質。因此，研究淀粉合成的調控對于提高種子的品質具有重要意義。對于淀粉代謝過程，以往主要集中在淀粉合成基因本身的研究上，如ADP葡萄糖焦磷酸化酶，淀粉合酶，淀粉分支酶和淀粉去分支酶等。對淀粉代謝的調控研究目前還較少，已有報道表明，淀粉合酶GBSSII基因的表達受到生物節律的調節；蔗糖和ABA協同作用能夠促進ADP葡萄糖焦磷酸化酶ADPGL3基因的表達，從而增加淀粉含量。

另外，也有報道幾個轉錄因子參與了淀粉代謝的調控，一個MYC蛋白和一個EREBP蛋白可以相互作用，增強淀粉合酶GBSSI基因的表達；ABI4蛋白，介導了蔗糖和ABA對ADPGL3基因的協同調節。所有這些研究，都只是直接或間接的調節了一個或少數幾個淀粉合成基因的表達，而對淀粉代謝調節的系統研究，尤其是同時調節整個淀粉代謝過程的研究，尚沒有報道。

因此，本領域有必要進一步研究與調節淀粉合成代謝相關的基因。在以往的研究中，本發明人采用基因共表達分析的方法，研究了可能參與到淀粉代謝調控的基因，從中獲得了RSR1基因，一個AP2家族的轉錄因子。該基因屬于AP2家族中euAP2分支，該分支在水稻中包含5個基因，其中一個基因報道參與控制小穗分生組織向花分生組織的轉變，該分支在其他物種的同源基因也有一些報道，大多為參與調控花器官的發育或命運決定，及開花時間等，并未有對淀粉代謝調控的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種調節植物種子淀粉合成代謝的基因及其應用。

在本發明的第一方面，提供一種調節植物的產量，植物種子大小或粒重，植物種子的淀粉合成代謝，植物種子的淀粉結構或淀粉糊化溫度的方法，所述方法包括：調節(包括：上調或下調)植物中RSR1蛋白的表達。

在一個優選例中，所述的植物選自：禾本科植物、茄科植物、大戟科植物。

在另一優選例中，所述的禾本科植物是水稻。

在另一優選例中，所述的RSR1蛋白選自下組：

(a)如SEQ?ID?NO：3氨基酸序列的蛋白；

(b)將SEQ?ID?NO：3氨基酸序列經過一個或多個(如1-20個；較佳地1-10；更佳地1-5個)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)蛋白功能的由(a)衍生的蛋白；或

(c)與(a)限定的蛋白序列有90％以上同源性且具有(a)蛋白功能的由(a)衍生的蛋白。

在另一優選例中，所述方法包括：降低(下調)植物中RSR1蛋白的表達；從而：

提高植物的產量、增加植物種子大小或粒重；

上調植物種子中淀粉合成基因的表達；

提高植物種子中直鏈淀粉含量；

下調植物種子中淀粉的糊化溫度。

調節植物種子中支鏈淀粉的聚合度；較佳地，提高聚合度為5-8和18-38的糖鏈的比例；降低聚合度為9-17的糖鏈的比例；

調節植物種子中支鏈淀粉的不同類型鏈的比例；較佳地，降低短鏈A鏈的比例；提高中長鏈B₁鏈和長鏈B_2-3鏈的比例；或

降低植物種子中淀粉的糊化溫度；較佳地，降低淀粉的糊化起始溫度(To)，峰溫度(Tp)和終止溫度(Tc)。

在另一優選例中，所述降低(下調)植物中RSR1蛋白的表達包括：

將干擾所述RSR1蛋白的編碼序列表達(或轉錄)的干擾分子(包括反義分子)轉入植物細胞、組織、器官或種子，從而下調植物中蛋白的表達。

在另一優選例中，所述方法包括：

(i)提供攜帶可干擾基因表達的載體的農桿菌，所述的載體選自下組：

(a)含有反方向啟動的RSR1蛋白的編碼基因或基因片段(反義分子)的載體；

(b)含有可在植物體內形成特異性干擾RSR1蛋白的編碼基因表達(或轉錄)的成分的干擾分子的載體；

(ii)將植物的細胞、組織或器官與步驟(i)中的農桿菌接觸，從而使所述載體轉入植物細胞、組織或器官。

較佳地，所述方法還包括：

(iii)選擇出轉入了所述載體的植物細胞、組織或器官；和

(iv)將步驟(iii)中的植物細胞、組織或器官再生成植物。

在另一優選例中，所述方法包括：提高(上調)植物中RSR1蛋白的表達，從而：

下調植物種子中淀粉合成基因的表達；