[發(fā)明專利]大豆開花調(diào)節(jié)基因GmCIB5、其編碼蛋白及應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010241041.1
• 申請(qǐng)日: 2010-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN101921753A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林辰濤;李宏宇;孟穎穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C12N15/11
• 分類號(hào): C12N15/11;C12N15/29;C12N15/63;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C12N5/10;C07K14/415;A01H5/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王加嶺;王朋飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，特別是涉及大豆開花調(diào)節(jié)基因GmCIB5、其編碼蛋白及其在植物光周期和開花時(shí)間調(diào)節(jié)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

大豆是重要的農(nóng)作物之一，是植物蛋白質(zhì)、食用油、生物柴油以及異黃酮和卵磷脂等次生代謝產(chǎn)物的重要來源。因?yàn)榇蠖故嵌倘罩参铮_花受光周期的嚴(yán)格控制，因而不同區(qū)域間的優(yōu)異品種不能相互引種、生育期也受環(huán)境光周期的制約。如果能降低大豆對(duì)光周期的敏感性，突破大豆開花對(duì)光周期的限制，就能解決大豆的引種問題，從而實(shí)現(xiàn)各區(qū)域間優(yōu)質(zhì)品種的相互交換，豐富各地優(yōu)異種質(zhì)資源，調(diào)節(jié)大豆生育期，提高大豆產(chǎn)量和品質(zhì)。雖然通過傳統(tǒng)的栽培和遺傳育種的方法在一定程度上改變大豆的生長(zhǎng)習(xí)性，也獲得一些光周期適應(yīng)性較廣的品種，但都沒有從根本上改變大豆開花習(xí)性(趙存等，用光周期誘導(dǎo)法篩選光鈍感的大豆品種(系).大豆科學(xué).1996，15(1)：42-47；陳潔敏和楊方人，播期對(duì)大豆開花及產(chǎn)量的影響，大豆科學(xué)，1998，17(3)：225-230；楊志攀和周新安，大豆光周期遺傳育種研究進(jìn)展，中國油料作物學(xué)報(bào)，1999，21(1)：61-73；欒曉燕，滿為群，杜維廣，陳怡，劉鑫磊，大豆光鈍感種質(zhì)創(chuàng)新與光周期育種途徑的研究，大豆科學(xué)，2004，23(3)：196-199)。其主要原因是目前對(duì)大豆開花分子機(jī)理的了解甚少，從而導(dǎo)致很難從根本上解決大豆的開花習(xí)性問題。

對(duì)擬南芥開花分子機(jī)理的研究表明，植物的開花受四條途徑的控制，即光周期途徑、自主途徑、春化途徑和赤霉素途徑(Mouradov等，2002)，這些途徑的信號(hào)最后都匯總到兩個(gè)主要的整合子FT和SOC1，從而促進(jìn)開花(Suarez-Lopez?P，Wheatley?K，Robson?F，Onouchi?H，Valverde?F，Coupland?G，CONSTANS?mediates?between?the?circadian?clock?and?the?control?of?fowering?in?Arabidopsis.Nature，2001，410：1116-20.；Hepworth?SR，Valverde?F，Ravenscroft?D，Mouradov?A，Coupland?G.Antagonistic?regulation?of?flowering-time?gene?SOC1?by?CONSTANS?and?FLC?via?separate?promoter?motifs.EMBO?J.2002.21(16)：4327-37)。隱花色素(cryptochrome)是從細(xì)菌到植物和動(dòng)物三個(gè)物種中都存在的藍(lán)光受體，調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育和動(dòng)植物的生物鐘(Cashmore?AR.，Cell?114：537-543(2003).。Lin?C.，Shalitin?D.，Annu?Rev?Plant?Biol?54：469-496(2003))。植物中至少含有兩種隱花色素：CRY1和CRY2(Guo?H，Yang?H，Mockler?TC，Lin?C.，Science279：1360-1363(1998))。在擬南芥中CRY1主要調(diào)控藍(lán)光控制的脫黃化作用，而CRY2主要調(diào)節(jié)開花的光周期活動(dòng)(KoornneefM，Heynh.，Z?Pflanzenphysiol?Bd?100：147-160(1980))。除擬南芥外，還對(duì)藻類、苔蘚、蕨類植物、番茄、油菜、豌豆和水稻中的隱花色素進(jìn)行了相關(guān)研究。這些研究表明，在被子植物中，隱花色素調(diào)控生長(zhǎng)發(fā)育的方式與擬南芥中的相同(ImmelnD，Schlesinger?R，J?Biol?Chem?282：21720-21728.(2007)；Imaizumi?T，Kanegae?T，WadaM.，Plant?Cell?12：81-96.(2000).；Imaizumi?T，Kadota?A，Plant?Cell?14：373-386.(2002)；Ninu?L，等，Plant?J18：551-556.(1999)；Giliberto?L，等，Plant?Physiol?137：199-208.(2005).；Chatterjee?M，Sharma?P，Plant?Physiol?141：61-74.(2006).；Platten?JD，等，Plant?Physiol?139：1472-1482.(2005)；Matsumoto?N，Hirano?T，Iwasaki?T，Plant?Physiol?133：1494-1503.(2003).；Zhang?YC，等，Plant?J?46：971-983.(2006))。與其他的光受體相似，隱花色素與其靶蛋白相互作用來調(diào)控基因的表達(dá)和生理反應(yīng)(H.-Q.Yang等，Cell?103，815(2000)；X.Yu等，Proc?Natl?Acad?Sci?US?A?104，7289(2007)；M.F.Ceriani等，Science?285，553(1999)；M.Ni，J.M.Tepperman，P.H.Quail，Cell?95，657(1998))。在植物體中，CRYs和CIB1(cryptochrome-interacting?basic-helix-loop-helix)藍(lán)光依賴的相互作用是一個(gè)早期的光受體信號(hào)機(jī)制。CIB1蛋白在酵母和擬南芥中以藍(lán)光特異的方式與CRY2相互作用，并與其它CIB1相關(guān)的蛋白共同啟動(dòng)CRY2依賴的花形成。過表達(dá)CIB1的擬南芥轉(zhuǎn)基因植株的FTmRNA顯著提高，表現(xiàn)為早花(H?Liu等，Science?269，968(2008))。發(fā)現(xiàn)大豆的兩個(gè)隱花色素GmCRY1a和GmCRY2a的表達(dá)和功能與擬南芥的隱花色素相似，兩者都影響藍(lán)光抑制細(xì)胞的伸長(zhǎng)，但是只有GmCRY1a的降解依賴于藍(lán)光和26S蛋白體。與擬南芥隱花色素相反，GmCRY1a而非GmCRY2a表現(xiàn)出很強(qiáng)的促進(jìn)開花的活性，并且GmCRY1a的蛋白表達(dá)水平隨生物鐘的節(jié)律而波動(dòng)。在大豆中GmCRY1a是花周期調(diào)控的主要調(diào)節(jié)子(Q.Z.Zhang.，等，Proc?Natl?Acad?Sci?2046(2008))。因此推測(cè)同屬雙子葉植物的大豆中的CIBs基因可能與GmCRY1a相互作用來調(diào)節(jié)大豆的開花。