[發明專利]胚乳淀粉合成相關的轉錄因子及其應用

有效

• 申請號: 201310705310.9
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN104725493B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 蔡秀玲;王婕琛;張科
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海生命科學研究院
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/84;C12N5/10;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發明涉及胚乳淀粉合成相關的轉錄因子及其應用。首次揭示一種轉錄因子OsbZIP34可應用于改良禾本科植物的產量性狀或禾本科植物種子的淀粉性狀，獲得高產及種子淀粉含量提高的植物。

技術領域

本發明屬于植物學和生物技術領域；更具體地，本發明涉及胚乳淀粉合成相關的轉錄因子及其應用。

背景技術

水稻(Oryza sativa L)是我國主要的糧食作物之一。稻米中淀粉含量62～86%，是人們食用的主要成分。水稻中的淀粉主要以淀粉粒的形式儲藏于種子的胚乳中。胚乳中淀粉的含量和結構直接影響著水稻的產量和稻米的質量，如堊白是由于胚乳淀粉和蛋白質顆粒排列不夠緊密而產生的不透明部分，又如稻米的直鏈淀粉含量的高低與米飯的黏性、柔軟性、光澤和食味品質密切相關。水稻胚乳中的淀粉合成涉及到細胞質、造粉體兩個細胞器，ADPG焦磷酸化酶、顆粒性結合型淀粉合成酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶、去分支酶、淀粉磷酸化酶六類酶，α-1,4-糖苷鍵和α-1,6-糖苷兩類化學鍵的形成。淀粉合成過程是一系列酶在時間和空間協同作用的龐大而復雜的過程。

多項研究表明，水稻中的淀粉合成酶類基因從表達的組織部位和時期來區分，可以分為相對獨立的兩類，葉片高表達和胚乳中高表達。其中14個淀粉合成酶類基因在水稻開花后7天胚乳高表達，與胚乳中的淀粉合成密切相關。這14個基因具有相似的表達特征，推測水稻胚乳中存在一個調控網絡，特異調控這些基因的表達，使其協同參與胚乳中的淀粉合成。

本發明人以前的研究發現，水稻未成熟種子核蛋白可以結合淀粉分支酶基因SBE1的啟動子片段C53，而且這種結合可以被顆粒性結合型淀粉合成酶基因Wx的啟動子片段Ha所競爭。這兩個啟動子片段中含有數個ACGT核心元件，通過突變實驗證明了ACGT元件是水稻未成熟種子核蛋白的結合位點，而體外表達的水稻bZIP類轉錄因子REB也可以結合于這兩個啟動子片段。

本發明人進一步找到了一些OsbZIP類轉錄因子，可以特異結合SBE1的啟動子片段C53(LOC_Os06g51084，-116～-42)，以及Wx的啟動子片段Ha(LOC Os06g04200，-1651～-1399)。并對OsbZIP58/RISBZ1的功能進行了深入分析，發現OsbZIP58通過結合于水稻胚乳高表達的淀粉合成酶類基因啟動子中富含ACGT元件的片段，調控若干淀粉合成酶類基因的表達，最終影響了水稻胚乳的淀粉合成。

發明內容

本發明的目的在于提供胚乳淀粉合成相關的轉錄因子及其應用。

在本發明的第一方面，提供一種改良禾本科植物的方法，包括：提高禾本科植物中OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的表達。

在一個優選例中，所述的改良禾本科植物是改良禾本科植物的產量性狀；較佳地，包括：提高禾本科植物的產量；或增加禾本科植物種子的千粒重。

在另一優選例中，所述的改良禾本科植物是改良禾本科植物種子的性狀；較佳地，包括：

增加禾本科植物種子的總淀粉含量；

增加禾本科植物種子直鏈淀粉含量；或

降低禾本科植物種子中的可溶性糖含量。

在另一優選例中，所述的OsbZIP34蛋白或其同源蛋白通過結合SBE1基因啟動子和/或Wx基因啟動子發揮調節作用，改良禾本科植物。

在另一優選例中，所述的提高禾本科植物中OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的表達包括：

(1)將外源的OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的編碼基因轉入植物細胞、組織、器官或組織，獲得轉化入OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的編碼基因的植物細胞、組織、器官或種子；和

(2)將步驟(1)獲得的轉入了外源OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的編碼基因的植物細胞、組織、器官或種子再生成植物植株。