[發(fā)明專利]與碳氮代謝相關(guān)的蛋白及其編碼基因與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210585260.0
• 申請(qǐng)日: 2012-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103044536A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慶昌;翟紅;何紹貞;姜濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C12N15/11;A01H5/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及與碳氮代謝相關(guān)的蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和隨之而來(lái)的汽車保有量的增加，石油消費(fèi)快速遞增，進(jìn)口依賴度日益增加，已經(jīng)對(duì)我國(guó)能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成了巨大影響和制約。發(fā)展石油的替代燃料已成當(dāng)務(wù)之急，其中燃料乙醇是目前世界上使用量最大、最現(xiàn)實(shí)可行的替代石油的生物燃料。加工燃料乙醇的原料包括淀粉類的玉米、薯類等，糖類的甘蔗、甜菜等以及纖維素類的秸稈等。

在世界糧食生產(chǎn)中甘薯總產(chǎn)量排第七位，在我國(guó)排第四位，總產(chǎn)量?jī)H次于水稻、玉米和小麥。我國(guó)每年種植面積約600萬(wàn)公頃，約占世界甘薯種植面積的55.0%，是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國(guó)家，目前我國(guó)甘薯總產(chǎn)量約占世界的75.6%（FAO，2008）。甘薯高產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)，單位面積、單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量比水稻、小麥等主要糧食作物高得多，且富含淀粉，可以轉(zhuǎn)化為乙醇；而且甘薯耐旱、耐瘠薄、適應(yīng)性廣，特別適宜于丘陵山區(qū)種植，而不與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)糧爭(zhēng)地，還可以使農(nóng)民增收，緩解“三農(nóng)”問(wèn)題，成為世界各國(guó)公認(rèn)的最合適的能源作物之一。

淀粉是植物通過(guò)光合作用產(chǎn)生的一種多糖高分子化合物，淀粉生物合成過(guò)程中有四種關(guān)鍵酶，即：腺嘌呤-葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose?pyrophosphorylase，AGpase)、淀粉合成酶(Starch?Synthase)、分支酶(branching?enzyme)及去分支酶(de-branching?enzyme)。在AGPase的作用下，葡萄糖-1-磷酸(Glu-1-P)與ATP作用生成ADP-葡萄糖(ADP-Glu)，隨后ADP-Glu合成具有一定結(jié)構(gòu)特性的淀粉結(jié)晶體。AGPase是淀粉合成過(guò)程中的限速酶，催化淀粉合成的第一步，其活性的改變將直接影響著淀粉的合成速率，直接決定貯藏組織中淀粉積累的水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供與碳氮代謝相關(guān)的蛋白及其編碼基因。

本發(fā)明提供的與碳氮代謝相關(guān)的蛋白，名稱為IbSnRK1，來(lái)源于甘薯（Ipomoea?batatas），如下的蛋白質(zhì)：

（a）由序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；

（b）將序列表中序列2所示的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物組織中淀粉含量相關(guān)的由序列2衍生的蛋白質(zhì)。

編碼上述蛋白的基因也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

上述基因是如下(1）-(3）中任一種的DNA分子：

(1）編碼序列為序列表中序列1所示的DNA分子；

(2）在嚴(yán)格條件下與（1）限定的DNA序列雜交且編碼植物組織中淀粉含量相關(guān)蛋白的DNA分子；

(3）與（1）限定的DNA序列至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且編碼植物組織中淀粉含量相關(guān)蛋白的DNA分子。

上述嚴(yán)格條件可為用6×SSC，0.5%SDS的溶液，在65℃下雜交，然后用2×SSC，0.1%SDS和1×SSC，0.1%SDS各洗膜一次。

序列表中的序列1由1515個(gè)堿基組成，其開(kāi)放閱讀框架（ORF）為自5′末端第1位-第1515位堿基，編碼氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白。

含有上述編碼基因的重組載體、表達(dá)盒、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系或重組菌也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

上述重組載體為將權(quán)利要求1所述蛋白的編碼基因插入表達(dá)載體中，得到表達(dá)權(quán)利要求1所述蛋白的重組載體。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，表達(dá)載體具體為載體pCBGUS；上述重組載體為將上述蛋白的編碼基因插入pCBGUS的Sac?I和BamH?I酶切位點(diǎn)間得到的載體。

上述pCBGUS載體是通過(guò)包括如下步驟的方法得到的：

（1）將pCAMBIA1301載體（購(gòu)自CAMBIA公司）經(jīng)過(guò)Hind?III和EcoR?I雙酶切，回收11786bp的載體大片段；

（2）將pBI121載體（購(gòu)自Clontech公司；含35S啟動(dòng)子，gusA報(bào)告基因，nos終止子片段）也經(jīng)過(guò)Hind?III和EcoR?I雙酶切，回收包含gusA基因的3032bp的片段；

（3）將步驟（1）中回收的11786bp載體大片段與步驟（2）中回收的包含gusA基因的3032bp的片段經(jīng)T4DNA酶連接，得到重組載體pCBGUS。