[發(fā)明專利]調(diào)節(jié)植物器官大小和花器官內(nèi)部非對稱性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210019917.7
• 申請日: 2012-01-21
• 公開（公告）號: CN102675437A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅達;李信;楊軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院;中山大學(xué)
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C07K16/16;C12N15/29;C12N15/63;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C12N5/10;C12N15/113;C12N15/82;C12P21/02;C12Q1/68;A01H1/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)和植物學(xué)領(lǐng)域；更具體地，本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)植物器官大小和花器官內(nèi)部非對稱性的方法。

背景技術(shù)

與動物的器官發(fā)育不同，植物側(cè)部器官(如葉和花等)都是在植物的胚后發(fā)育過程中產(chǎn)生的，它們都是由非決定性的莖頂端分生組織干細胞衍生而來。一般來說，整個植物的生長發(fā)育沒有固定的終點，但是植物的個體器官都有特定的大小和形狀。在植物各物種漫長的進化歷程中，植物器官大小千變?nèi)f化，例如香蕉樹巨大的葉片和模式植物擬南芥微小葉片。雖然植物間的器官大小差異非常大，但種內(nèi)植物器官最終大小差異比較小，這說明植物器官的大小受到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪z傳調(diào)控，由植物基因型和器官屬性所決定。

目前現(xiàn)有的一些野生型植物，特別是一些農(nóng)作物或經(jīng)濟作物，存在著器官過大或過小以及花型結(jié)構(gòu)不理想的問題，導(dǎo)致花粉不易于傳播或其它問題。以豆科植物為例，大豆花中的雌雄蕊被花瓣嚴(yán)密包裹，天然異交率低而且不穩(wěn)定，目前仍未實現(xiàn)大面積、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的制種。在作物生產(chǎn)中，異花授粉主要通過風(fēng)媒和蟲媒兩種途徑，由于大豆與其他蝶形花科植物一樣，在自然進化過程中，已經(jīng)形成蟲媒花型。大豆在自然環(huán)境中的異花授粉必須由特定的授粉昆蟲來實現(xiàn)。豆科植物獨特的傳粉情況主要與蝶形花的花瓣結(jié)構(gòu)有關(guān)：旗瓣大而平展，并且具有鮮艷顏色和能被昆蟲識別的花蜜引導(dǎo)線；翼瓣位居花的兩側(cè)、易于授粉昆蟲的降落；兩枚龍骨瓣把雄蕊和柱頭緊密包裹，在授粉昆蟲訪問的情況下，花粉可暴露和黏附在昆蟲的體毛上；當(dāng)授粉昆蟲訪問不同花朵的時候，便可以完成異花授粉的過程。因此，進行大豆雜種優(yōu)勢利用分子設(shè)計育種將主要從改造花型著手。

本發(fā)明人先期的研究中，也對大豆花粉的傳播與昆蟲的關(guān)系做了一些初步的探討。已有的研究表明，放養(yǎng)切葉蜂有可能解決大豆的雜交問題，但目前切葉蜂的繁衍困難，雜交大豆制種成本比較高。發(fā)掘和利用田間自然狀態(tài)下土著昆蟲進行傳粉，則遇到規(guī)模化育種時如何應(yīng)對大田生產(chǎn)條件下環(huán)境生態(tài)進行控制的難題。另一個可行的解決途徑則是利用人工馴養(yǎng)的蜜蜂進行傳粉。但是，從目前的研究看，存在著栽培大豆花型與蜜蜂不匹配的情況：1，單個大豆花與蜜蜂體形相比偏小；2，與采集大豆花粉的切葉蜂相比，蜜蜂無高效打開大豆花龍骨瓣采集花粉的行為。因此，可以充分利用大豆具有蟲媒花的特點，在豆科作物中克隆決定大豆花型的關(guān)鍵基因。在此基礎(chǔ)上，利用轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)，改造大豆花型，使之與馴化的蜜蜂相配合。其中的技術(shù)關(guān)鍵是創(chuàng)造龍骨瓣形態(tài)發(fā)生變化的花型，使雌雄蕊暴露和易于接觸訪花的昆蟲，提高昆蟲的傳粉效率，最終解決大豆雜種優(yōu)勢利用中雜交制種困難的問題。

因此，本領(lǐng)域需要對調(diào)控植物器官大小或花型的基因進行深入開發(fā)和研究，以使得借助基因工程技術(shù)來改變植物器官大小或花型成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供調(diào)節(jié)豆科植物器官大小和花器官內(nèi)部非對稱性的方法。

在本發(fā)明的第一方面，提供一種分離的多肽，該多肽選自下組：

(a)SEQ?ID?NO：6所示氨基酸序列的多肽(BIO蛋白)；

(c)將SEQ?ID?NO：6所示氨基酸序列經(jīng)過一個或多個(如1-50個，較佳地1-20個，更佳地1-10個，更佳地1-8個，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)的多肽相同功能的由(a)衍生的多肽。

在本發(fā)明的另一方面，提供一種分離的多核苷酸，它包含一核苷酸序列，該核苷酸序列選自下組：

(a)編碼所述多肽的多核苷酸；或

(b)與多核苷酸(a)互補的多核苷酸。

在另一優(yōu)選例中，該多核苷酸的核苷酸序列如SEQ?ID?NO：1或2(編碼的序列相應(yīng)于SEQ?ID?NO：6或其衍生多肽)。

在本發(fā)明的另一方面，提供所述的多肽的截短體(突變體)，該截短體是：

如SEQ?ID?NO：6中第1-328位所示氨基酸序列的多肽。

在本發(fā)明的另一方面，提供一種分離的多核苷酸，它編碼所述的多肽截短體。

在本發(fā)明的另一方面，提供一種載體，它含有所述的多核苷酸或多核苷酸截短體。

在本發(fā)明的另一方面，提供一種遺傳工程化的宿主細胞，它含有所述的載體，或其基因組中整合有所述的多核苷酸或多核苷酸截短體。

在本發(fā)明的另一方面，提供所述的多肽或多肽截短體、或編碼所述多肽或多肽截短體的多核苷酸的用途，用于：

調(diào)節(jié)植物株型大小；

調(diào)節(jié)植物器官大小；或

調(diào)節(jié)植物器官的內(nèi)部非對稱性。