[發(fā)明專利]一種玉米開(kāi)花調(diào)控蛋白、編碼基因及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410545337.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105566465A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧運(yùn)明;王磊;王維部;羅彥忠;陳肖英;趙蘇州;肖增魁;范云六;許妙云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市農(nóng)科集團(tuán)有限公司;中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種與玉米開(kāi)花性相關(guān)的 調(diào)控蛋白、編碼基因及應(yīng)用。

背景技術(shù)

植物開(kāi)花不僅影響著植物能否正常的繁衍后代，而且直接關(guān)系到農(nóng)作物 的產(chǎn)量。已有研究表明，開(kāi)花素通過(guò)運(yùn)輸系統(tǒng)到達(dá)頂端分生組織，激活其他 基因的表達(dá)，最終促使植物開(kāi)花。作物開(kāi)花轉(zhuǎn)換時(shí)間決定了不同品種的作物 在不同區(qū)域的適應(yīng)能力和產(chǎn)量。因此，對(duì)作物開(kāi)花調(diào)控基因的克隆和鑒定對(duì) 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。

各種植物在經(jīng)過(guò)足夠的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)后就會(huì)在合適的環(huán)境下從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變 到生殖生長(zhǎng)。種子植物復(fù)雜而精確的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)確保植株在最適條件下開(kāi)花， 完成后代的繁殖。開(kāi)花時(shí)間是由多種基因被外界特定的時(shí)空環(huán)境誘導(dǎo)表達(dá)并 相互作用所后決定：首先，植物生長(zhǎng)到一定階段，通過(guò)葉片等部位可以感受 到外界開(kāi)花誘導(dǎo)因子，誘導(dǎo)因子激活整合因子，整合因子進(jìn)一步促進(jìn)花分生 組織特定基因和花器官分生組織基因的表達(dá)，最后通過(guò)激活多個(gè)花器官?zèng)Q定 基因形成花。研究發(fā)現(xiàn)植物具有環(huán)境溫度(ambienttemperature)、光周期途徑 (photoperiod)、自主途徑(autonomous)、春化途徑(vernalization)、年齡(age)和 赤霉素(gibberellin)等六條開(kāi)花調(diào)控途徑。

在模式植物擬南芥中，開(kāi)花調(diào)控途徑研究的最為清楚。光周期響應(yīng)因子 是CO基因，春化途徑和自主途徑有共同的響應(yīng)因子FLC基因，年齡發(fā)育響 應(yīng)因子為SPL基因，而赤霉素途徑響應(yīng)因子則是SOC1基因，SVP基因同時(shí) 可以響應(yīng)赤霉素，自主和春化等途徑。這些響應(yīng)因子并不能直接與花器官?zèng)Q 定因子產(chǎn)生作用，需要一些能夠傳遞到開(kāi)花控制相關(guān)的核心因子，即開(kāi)花信 號(hào)整合因子，如擬南芥中的FT基因和SOC基因。這些整合因子接受開(kāi)花促 進(jìn)信號(hào)或者開(kāi)花抑制信號(hào)后，單獨(dú)或與其他蛋白相互作用后形成多聚體，作 用于花分生組織決定基因LFY和AP1，促使這些基因的表達(dá)量上升或者下調(diào)， 這些基因也組成二聚體或者多聚體調(diào)節(jié)使花器官建成因子表達(dá)，花器官形成。

SOC1(SUPPRESSOROFOVEREXPRESSIONOFCONSTANS1)基因廣 泛存在于種子(單子葉和雙子葉)植物中，它屬于MIKC轉(zhuǎn)錄因子家族。SOC1 在擬南芥的各種開(kāi)花調(diào)控途徑中具有重要作用，它不僅是信號(hào)通路中的響應(yīng) 因子，同時(shí)還是整合這些調(diào)控路徑中的信號(hào)整合因子，能夠調(diào)節(jié)開(kāi)花時(shí)間。

另一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子AGL24是MADS轉(zhuǎn)錄因子家族一員，光周期途徑、 GA途徑、春化途徑和自主途徑都會(huì)影響AGL24表達(dá)，AGL24在葉片、根、 莖和花序組織中均廣泛地表達(dá)，并且在這些組織中的時(shí)空表達(dá)模式與SOC1 相同。微陣列(Mircoarray)分析表明：AGL24和SOC1能夠通過(guò)結(jié)合到對(duì) 方的啟動(dòng)子上相互提高對(duì)方的表達(dá)水平，在赤霉素開(kāi)花途徑中，AGL24與 SOC1通過(guò)蛋白互作方式來(lái)調(diào)控LFY的表達(dá)，表明了開(kāi)花整合信號(hào)AGL24和 SOC1能互相形成正反饋回路。FT-FD蛋白與SOC1蛋白形成復(fù)合體后，在頂 端分生組織中激活了花分生組織特性基因AP1、FΜL和LFY的表達(dá)，進(jìn)而在 頂芽中啟動(dòng)花器官的形成。在植物中，并非所有的SOC1同源基因均具有促 進(jìn)開(kāi)花的功能，如矮牽牛UNS(UNSHAVEN)基因與擬南芥SOC1是同源基 因，但是UNS的作用卻與SOC1相反，它對(duì)花分生組織基因的表達(dá)和花器官 的建成具有負(fù)調(diào)控作用。

在花芽形成的過(guò)程中，LFY主要受SOC1調(diào)節(jié)，AP1主要受FT調(diào)控。 當(dāng)花分生組織特異性基因發(fā)生突變時(shí)，植物會(huì)產(chǎn)生莖芽而不是花芽。SOC1可 以誘導(dǎo)LFY莖尖表達(dá)形成分生組織，過(guò)量表達(dá)SOC1的植株會(huì)促使LFY表達(dá) 量升高，而SOC1功能缺失性突變體則降低了LFY的表達(dá)。擬南芥染色質(zhì)免 疫沉淀實(shí)驗(yàn)表明，SOC1蛋白是通過(guò)與AGL24結(jié)合形成聚合體后再進(jìn)入細(xì)胞 核，然后直接與LFY啟動(dòng)子中的CArG域結(jié)合，激活LFY基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)調(diào)控 相應(yīng)蛋白的含量，從而促進(jìn)開(kāi)花。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于：提供一種玉米開(kāi)花調(diào)控蛋白、編碼基因及應(yīng)用， 該調(diào)控蛋白、編碼基因來(lái)源于玉米B73。

在本發(fā)明的第一方面，提供玉米開(kāi)花調(diào)控蛋白，名稱為ZmSOC1蛋白， 來(lái)源于玉米B73，屬M(fèi)ADS類轉(zhuǎn)錄因子，是如下a)或b)的蛋白：

a)由序列表中序列9所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；