棉花GhLS基因、其編碼蛋白及應用的製作方法

2023-05-07 06:20:31 1

專利名稱：棉花GhLS基因、其編碼蛋白及應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於基因工程領域，具體地說，涉及棉花(ihLS基因、其編碼蛋白及應用。
背景技術：
棉花是世界上最主要的纖維作物之一，是紡織和精細化工等工業的原料。由於棉花具有果枝、營養枝和贅芽組成的複雜分枝模式和頂芽無限生長的習性，在生產上需要耗費大量勞動力進行打頂、打杈等整枝管理。對棉花分枝機制的研究有著極其重要的意義。近年來對植物分枝發育的研究取得了很大進展，對分枝的發育機制進行了生理生化及基因組學等多方面的研究。在豌豆、擬南芥、矮牽牛、水稻、番茄和玉米中獲得很多與分枝發育相關的突變體。這些突變的基因有的促進側枝的形成，有的則抑制側枝的伸長。如 Ls/LAS/MOCl 和 Blind/RAXl 抑制葉腋處形成分生組織；MAX2/RMS4/D3、MAX3/RMS5/HTD1 和 MAX4/RMS1/DAD1控制腋芽向外生長。了解植物分枝機理不僅具有重要的理論意義，而且它還直接影響到農業生產。在生產中需要人工對棉花進行整枝、果樹進行修剪等。如能利用分子生物學方法控制植物的分枝，將會節約勞動成本，產生巨大的經濟效益。調控已知基因的轉錄水平的蛋白稱為轉錄因子。通常轉錄因子通過序列特異DNA 結合位點調控基因的表達。轉錄因子是轉錄起始過程中RNA聚合酶所需的輔助因子。真核生物基因在無轉錄因子時處於不表達狀態，RNA聚合酶自身無法啟動基因轉錄，只有當轉錄因子結合在其識別的DNA序列上後，基因才開始表達。植物的生長發育是有大量的轉錄因子，包括NAC、AP2、GRAS, YABBY, ARF和TCP等參與調控的過程。而調控植物分枝的轉錄因子主要有兩大類GRAS家族和TCP家族。已報導的GRAS家族轉錄因子，包括促進植物分枝形成的番茄LS、擬南芥LAS和水稻MOCl基因，它們之間的同源性較高，而未見棉花中GRAS家族轉錄因子及其功能的相關報導。

發明內容
本發明的目的是提供棉花(ihLS基因、其編碼蛋白及應用。為了實現本發明目的，本發明的一種棉花(ihLS基因編碼的蛋白，其具有SEQ ID No. 3或4所示的胺基酸序列或該序列經替換、缺失或添加一個或幾個胺基酸形成的具有同等功能(控制棉花分枝的功能)的胺基酸序列。例如，在非活性區段，將第32位的Q替換為T，或是將第110位的L缺失，或是在320位添加G均不會影響蛋白的功能。本發明還提供棉花(ihLS基因，其具有SEQ ID No. 1或2所示的核苷酸序列。本發明還提供含有棉花(ihLS基因的載體以及含有該載體的宿主細胞。本發明還提供含有棉花(ihLS基因的轉化植物細胞。本發明進一步提供棉花(ihLS基因在促進植物分枝發育中的應用，優選所述的植物為擬南芥、水稻、棉花等。藉由上述技術方案，本發明至少具有下列優點及有益效果
(1)本發明提供了棉花(ihLS基因(核苷酸序列如SEQ ID No. 1或2所示)及其編碼的蛋白(胺基酸序列如SEQ ID No. 3或4所示)。(2)通過轉化擬南芥las4突變體和和水稻mocl突變體，發現(^hLS可以使突變體恢復分枝的表型，因而(^hLS基因具有控制植物(擬南芥、水稻、棉花等)分枝的功能，有望對棉花各類分枝的形成進行調控進而對株型定向設計，以提高棉株生產力。


圖1為本發明GRAS家族同源序列蛋白比對結果。圖2為載體pCAMBIA2301結構示意圖。圖3為棉花(ihLS基因轉化擬南芥後植物的生長情況，其中，1為las-4突變體；2 為Col-O ；3為las-4突變體轉化pCAMBIA2301載體；4為las_4突變體轉化(ihLS基因載體。圖4為植物表達載體pCAMBIA1305. 1結構示意圖。圖5為棉花(ihLS基因轉化水稻後植物的生長情況，其中，1為mocl突變體轉化空載體 pCAMBIA1305. IAP ；2 禾Π 3 為 mocl 突變體轉化 Actinl promoter =GhLS0圖6為酵母雙雜交餌載體PGBKT7結構示意圖。圖7為酵母雙雜驗證棉花(ihLS的轉錄激活活性結果。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。以下實施例中使用的陸地棉(Gossypium hirsutum)品種新陸早13號為市售商品，水稻單分櫱mocl突變體由中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋課題組惠贈，該 mocl 突變體已在文獻(李學勇，Control of tillering in rice, nature, 2003)中公開。實施例1棉花(ihLS基因的獲得本發明的(ihLS基因是採用同源序列法從陸地棉(Gossypiumhirsutum)品種新陸早13號克隆得到的，通過從其它植物中克隆出來的GRAS家族中控制植物分枝的亞家族成員的胺基酸序列比對，包括擬南芥AtLAS、水稻OsMOCl和番茄LeLS。根據它們VHIID區的兩段保守序列TANQATL、QWPPLMQ和羧基端保守序列RLHYPSE分別設計了兼併引物(ihLSFl、 GhLSF2,GhLSR0首先以棉花基因組DNA為模板，用(ihLSFl和(ihLSR引物組合進行了第一輪擴增，沒有出現特異性條帶；再以第一輪PCR產物為模板，用(ihLSF2和(ihLSR引物組合進行了第二輪擴增，獲得了 680bp長的核心片段。將此核心片段進行了克隆和序列分析，證明確實編碼預期的GRAS家族轉錄因子。PCR反應體系如下(20 μ L)
權利要求
1.棉花(ihLS基因編碼的蛋白，其特徵在於，其具有SEQID No. 3或SEQ ID No. 4所示的胺基酸序列或該序列經替換、缺失或添加一個或幾個胺基酸形成的具有同等功能的胺基酸序列。
2.編碼權利要求1所述蛋白的基因。
3.如權利要求2所述的基因，其特徵在於，其具有SEQID No. 1或SEQ ID No. 2所示的核苷酸序列。
4.含有權利要求2或3所述基因的載體。
5.含有權利要求4所述載體的宿主細胞。
6.含有權利要求2或3所述基因的轉化植物細胞。
7.權利要求2或3所述的基因在促進植物分枝發育中的應用。
8.如權利要求7所述的應用，其中所述的植物為擬南芥、水稻、棉花。
全文摘要
本發明涉及棉花GhLS基因及其編碼的蛋白，其基因序列如SEQID No.1或2所示，其蛋白序列如SEQ ID No.3或4所示。通過轉化擬南芥las4突變體和和水稻mocl突變體，發現GhLS可以使突變體恢復分枝的表型，因而GhLS基因具有控制植物(擬南芥、水稻、棉花等)分枝的功能，有望對棉花各類分枝的形成進行調控進而對株型定向設計，以提高棉株生產力。
文檔編號C12N1/15GK102212123SQ20111014375
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月30日 優先權日2011年5月30日
發明者劉偉娜, 李學勇, 趙金鳳, 邢進 申請人:中國農業科學院作物科學研究所