[發明專利]一種光頭稗的GTB-HM基因及其應用

在審

• 申請號: 201510922400.2
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105368845A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 陳宏偉
• 申請（專利權）人: 向華
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/63;C12N1/21;C12N15/70;C12N15/11;C12N15/82;A01H5/00
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技術領域

本發明涉及一種禾本科植物——光頭稗編碼高蛋氨酸蛋白的GTB-HM基因， 屬于分子生物學技術領域。

背景技術

蛋白短缺尤其是優質蛋白的短缺，是21世紀全球性的嚴重問題，在盡快提高 作物品種的蛋白質含量的同時，積極改善蛋白質的氨基酸組成，提高限制性氨基 酸的含量以增強其營養價值，具有重要意義。植物種子儲藏了豐富的蛋白質、碳 水化合物和脂類，其中貯藏于蛋白質體內的貯藏蛋白是植物種子的主要成分，其 功能不僅局限于為種子的正常萌發和幼苗生長提供營養供給，而且也參與了種子 萌發和發育過程的調控(趙文明，1995)。

硫是僅次于氮、磷、鉀的植物必需的第4大營養元素，缺硫時蛋白質合成受 阻，導致非蛋白氮累積，不僅影響作物生長，而且降低農產品品質；植物含硫量 為0.1％～0.5％，其變幅明顯受植物種類、品種、器官和生育期的影響。十字花 科植物需硫最多，豆科、百合科植物次之，禾本科植物較少(陸景陵，1994)。 含硫氨基酸如甲硫氨酸(也稱為蛋氨酸，methionine，Met)、胱氨酸、半胱氨酸 (cysteine，Cys)等是合成蛋白質的重要氨基酸；蛋白質中含硫氨基酸的含量與種 子萌發、生長和作物品質均有密切關系。其中，Met作為人體和單瘤胃動物的必 需氨基酸之一，在水稻、小麥、大麥、養麥，尤其是豆類和花生等主要的糧食作 物和經濟作物中含量極低，是主要的限制性氨基酸，因此提高這些作物的Met含 量顯得尤為重要(趙文明，1995；MüntzK，1998)。

隨著現代生物技術的發展，通過擴大篩選獲得更多高含硫氨基酸的目的基 因，利用蛋白質組學的方法揭示高Met種子貯藏蛋白新的功能(王文軍等，2005)， 結合植物基因工程的手段改良作物品質、調節種子生長發育等將更具實際意義 (HaftBK，2005)。

目前國際上已經分離出來可供用來提高作物Met含量的高Met植物種子貯藏 蛋白基因為數不多，其主要來源是玉米(AltenbachSB，1990)和水稻(Masum- uraT，1989)，此外還有少部分來自巴西栗(SaalbachI，1994)、花生(Basha SM，1994)等，我國尤其落后，因而充分利用我國豐富的種質資源，合理與有 效的發掘和利用植物資源，分離提取有價值的高Met植物種子貯藏蛋白基因是以 提高作物Met含量為目的品質改良基因工程領域迫切需要的基礎性工作，也將為 高Met植物種子貯藏蛋白的研究開辟新的領域。

發明內容

本發明提供一種編碼高蛋氨酸蛋白的光頭稗基因GTB-HM及其編碼高蛋氨酸 蛋白的應用；該基因能提高相關蛋白的表達，尤其是能夠提高植物中蛋氨酸的含 量。

本發明通過設計出引物，以光頭稗DNA為模板，PCR擴增得到該基因全長 序列，經T載體克隆并測序，再轉入大豆進行強表達，表明這是一條編碼高蛋 氨酸蛋白的基因。該基因編碼區為405bp，編碼135個氨基酸，其中含有13個 蛋氨酸，并且在該蛋白中蛋氨酸的摩爾百分含量達到9.62％。

因此，本發明第一個目的是提供一種編碼高蛋氨酸蛋白的光頭稗基因 GTB-HM，其屬于新的編碼高蛋氨酸蛋白基因，具有或選自SEQIDNO:1的序列。 或與SEQIDNo:1限定的核苷酸序列具有90％以上同源性的核苷酸序列；在高嚴 謹條件下可與SEQIDNo:1限定的DNA序列雜交的核苷酸序列。

本發明第二個目的是提供所述基因所編碼的功能蛋白，其具有或選自SEQ IDNO:2的蛋白序列，或具有或選自SEQIDNO:1的基因序列所編碼的蛋白序列。 或與SEQIDNo:2的氨基酸殘基序列經過一至十二個氨基酸殘基的取代或缺失 或添加且對植物的生長發育具有調控作用的蛋白質。

本發明第三個目的是提供所述基因或功能蛋白，在調控光頭稗高蛋氨酸蛋白 表達中的用途；利用該基因，開發更高效、無毒的光頭稗來源的具有高蛋氨酸蛋 白的功能型食用蛋白乃至保健品。

在具體實施方案中GTB-HM基因及其調控元件的表達載體。

在具體實施方案中GTB-HM基因及其調控元件的轉基因細胞系。

在具體實施方案中GTB-HM基因及其調控元件的工程菌。

在具體實施方案中GTB-HM基因及其調控元件中任一片段的引物對。