[發(fā)明專利]大豆角質(zhì)層蠟質(zhì)合成基因或其蛋白的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911113644.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN110684753A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮獻(xiàn)忠;楊素欣;高金珊;宋曉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所
• 主分類號(hào): C12N9/12
• 分類號(hào): C12N9/12;C12N15/54;C12N15/82;A01H5/12;C12Q1/6895;G01N33/68
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• 代理人: 溫可睿

本發(fā)明涉及遺傳育種技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及大豆角質(zhì)層蠟質(zhì)合成基因或其蛋白的應(yīng)用。本發(fā)明研究表明，來源于大豆的編碼甘油三磷酸激酶的GmGK1基因能夠調(diào)控大豆葉表面角質(zhì)層蠟質(zhì)的發(fā)育，因此可以用于實(shí)現(xiàn)提高大豆抗旱及抗病能力。研究表明，過量表達(dá)GmGK1基因的gmgk1突變體植株葉片皺縮恢復(fù)正常，與野生型大豆葉片形態(tài)一致。利用GmGK1作為標(biāo)志物，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)植物種質(zhì)，特別是大豆種質(zhì)抗旱性能的鑒定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遺傳育種技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及大豆角質(zhì)層蠟質(zhì)合成基因或其蛋白的應(yīng)用。

背景技術(shù)

大豆(Glycine max)作為古老的農(nóng)作物，具有重要的且特殊的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其對(duì)缺水較為敏感，且耐高溫能力較弱。大豆在生育期遭遇干旱、高溫、鹽堿等非生物逆境脅迫是造成大豆減產(chǎn)的重要影響因素。因此，提高大豆抗旱能力已經(jīng)成為現(xiàn)代育種工作中的關(guān)鍵問題之一。

角質(zhì)層對(duì)于植物最重要的作用是應(yīng)對(duì)干旱的威脅，也具有防御機(jī)械損傷，抵抗病菌和昆蟲的侵襲，阻擋紫外線等功能。角質(zhì)層的顯微結(jié)構(gòu)分為角質(zhì)和蠟質(zhì)兩層，蠟質(zhì)在角質(zhì)最表層形成蠟質(zhì)晶體，滲透于網(wǎng)架狀結(jié)構(gòu)的角質(zhì)中稱之為內(nèi)層蠟質(zhì)。陸地植物角質(zhì)層的主要任務(wù)就是防止體內(nèi)水分的非氣孔性蒸發(fā)，使得植物可以通過氣孔開閉動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣體交換以及水勢(shì)等。植物在不斷進(jìn)化過程中為應(yīng)對(duì)環(huán)境變化角質(zhì)層又衍生出一系列其他功能，如：是植物應(yīng)對(duì)病原菌及昆蟲脅迫的第一道物理屏障；最表面的蠟質(zhì)晶體夠阻止灰塵等在葉表皮的附著；屏蔽紫外線，減小紫外線損傷；作為表皮細(xì)胞的附屬物在器官發(fā)育中起著決定邊界的作用。

角質(zhì)層生物合成的調(diào)控很復(fù)雜，涉及很多信號(hào)途徑包括：對(duì)環(huán)境脅迫的應(yīng)答，對(duì)病原體的應(yīng)答以及角質(zhì)層自身基于結(jié)構(gòu)以及完整性的反饋性調(diào)節(jié)。除此之外，角質(zhì)層的成分均由表皮細(xì)胞合成，表皮細(xì)胞與其他細(xì)胞的區(qū)別也是角質(zhì)層合成調(diào)控的一部分。此前有研究表明，Glyma.07G028600基因的突變導(dǎo)致了角質(zhì)層中蠟質(zhì)的成分比例發(fā)生了很大的變化，同時(shí)又影響了角質(zhì)的發(fā)育。

研究影響角質(zhì)蠟質(zhì)合成及調(diào)控相關(guān)基因及其作用機(jī)制，不僅能進(jìn)一步充分認(rèn)知植物角質(zhì)層形成和調(diào)控過程，也為進(jìn)一步改良大豆抗旱、抗病能力提供基因資源。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供大豆角質(zhì)層蠟質(zhì)合成基因或其蛋白的在大豆亞角質(zhì)層發(fā)育和葉片發(fā)育過程中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供了如下I)～V)中的至少一種在調(diào)控植物蠟質(zhì)形成中的應(yīng)用；

I)、GmGK1蛋白；

II)、在GmGK1蛋白的氨基酸序列中經(jīng)取代、缺失或添加一個(gè)或多個(gè)氨基酸，且與GmGK1具有相同或相似功能的蛋白；

III)、編碼I)或II)所述蛋白的核酸分子；

IV)、在III)的所述核酸分子的核苷酸序列中經(jīng)取代、缺失或添加一個(gè)或多個(gè)核苷酸，且能編碼相同或相似功能蛋白的核酸分子；

V)、能夠調(diào)控I)～V)中的至少一種的水平或活性的物質(zhì)。

本發(fā)明中，所述GmGK1蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示；

編碼SEQ ID NO:1所示蛋白的核酸分子的序列如SEQ ID NO:2所示。

本發(fā)明中，所述植物為豆科植物；本發(fā)明中用以驗(yàn)證GmGK1功能的植物為豆科植物大豆，具體為大豆Williams 82和菏豆12。研究表明，Williams 82和菏豆12中GmGK1蛋白及核酸序列完全一致。