专利名称：调节植物叶脉颜色的基因及其用途的制作方法
技术领域：
本发明属于植物学和生物技术领域，更具体地，本发明涉及调节植物叶脉颜色的基因及其用途。
背景技术：
叶片是植物进行光合作用的重要器官，影响农作物的生物产量和经济产量。人工控制植物叶片颜色变化对快速改良或者培育新的园艺植物品种具有重要意义。
在园艺观赏植物中，叶脉颜色突变体植株为观叶植物增添了一抹新意。通过对它的选育，园艺工作者培育出多种广受人们喜爱的品系。目前，这些叶脉突变体植株都是从自然突变体植株或者通过人工诱变后筛选获得的突变体植株。然而，控制叶脉颜色发生变化的基因至今还没有发现。
因此，本领域还有必要进行深入的研究，以找到效果明显的可调控植物叶脉颜色变化的基因，从而为转基因技术改良农作物或者园艺植物提供良好的基因资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调节植物叶脉颜色的方法以及与植物叶脉颜色的调节有关的基因。
在本发明的第一方面，提供一种调节植物叶脉颜色转黄或调节植物组织矿物质元素分布的方法，所述方法包括抑制或下调植物中AtMGTlO蛋白或其衍生蛋白的表达。
在一个优选例中，所述的AtMGTlO蛋白选自下组 (a)如SEQ ID NO 3氨基酸序列的蛋白； (b) SEQ ID NO 3氨基酸序列经过一个或多个(如1_20个；较佳地1_10个；更佳地1-5个；更佳地1-3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)蛋白功能的由(a)衍生的蛋白；或 (C)与(a)限定的蛋白序列有90% (较佳地95%，更佳地98%，最佳地99% )以上同源性且具有(a)蛋白功能的由(a)衍生的蛋白。
在另一优选例中，所述的蛋白的编码基因序列如SEQ ID NO 1或SEQ IDNO :2。
在另一优选例中，抑制植物中所述蛋白表达的方法是将干扰所述的蛋白的编码基因表达(或转录)的干扰分子转入植物细胞、组织、器官或种子。
在另一优选例中，所述的干扰分子是在植物体内形成microRNA的分子。
在另一优选例中，所述干扰分子含有SEQ ID NO 4所示的核苷酸序列。
在另一优选例中，所述的方法包括 (S 1)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有以下结构=Seq1^rX-Seq 反向，其中，Seq1^1为可在植物细胞中表达成所述的miRNA的核苷酸序列(较佳地为SEQ ID NO 4所示的核苷酸序列)，为与基本上互补的核苷酸序列；X为位于Mq1^1和之间的间隔序列，并且所述间隔序列与Mq1^1和不互补；和 (S2)将植物细胞或组织或器官与步骤(Si)中的农杆菌接触，从而使所述的核苷酸序列转入植物细胞、组织、器官或种子。
较佳地，所述方法还包括 (S3)选择出转入了所述的核苷酸的植物细胞、组织、器官或种子；和 (S4)将步骤(S； )中的植物细胞、组织、器官或种子再生成植物。
在另一优选例中，抑制植物中所述蛋白表达的方法是提高植物中截短型蛋白的表达，所述的截短型蛋白选自下组 (1)如SEQ ID NO 3中第1-384位氨基酸序列的截短型蛋白； (2)如SEQ ID NO 3中第1-431位氨基酸序列的截短型蛋白； (3) (1)或(2)氨基酸序列经过一个或多个(如1-20个；较佳地1_10个；更佳地 1-5个；更佳地1-3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(1)或( 截短型蛋白功能的由⑴或⑵衍生的蛋白；或 (4)与(1)或O)限定的蛋白序列有90% (较佳地95%，更佳地98%，最佳地 99% )以上同源性且具有(1)或(2)截短型蛋白功能的由(1)或(2)衍生的蛋白。
在另一优选例中，所述的截短型蛋白不具有全长的SEQ ID NO 3序列。
在另一优选例中，所述方法包括 (Bi)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有多核苷酸，其编码所述的截短型蛋白；和 (B2)将植物细胞、组织、器官或种子与步骤(Bi)中的农杆菌接触，从而使所述的多核苷酸转入植物细胞、组织、器官或种子。
较佳地，所述方法还包括 (B3)选择出转入了所述的多核苷酸的植物细胞、组织、器官或种子；和 (B4)将步骤(B3)中的细胞、组织、器官或种子再生成植物。
另一方面，提供一种采用以上任一方法获得的植物。
在另一优选例中，所述的调节植物组织矿物质元素分布是提高植物地上部分的镁元素含量。
在本发明的另一方面，提供一种截短型蛋白，所述的截短型蛋白选自下组 (1)如SEQ ID NO 3中第1_384位氨基酸序列的截短型蛋白； (2)如SEQ ID NO 3中第1-431位氨基酸序列的截短型蛋白； (3) (1)或(2)氨基酸序列经过一个或多个(如1-20个；较佳地1_10 ；更佳地1_5 个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有⑴或⑵蛋白功能的由⑴或⑵ 衍生的蛋白；或 (4)与(1)或O)限定的蛋白序列有90% (较佳地95%，更佳地98%，最佳地 99% )以上同源性且具有⑴或(2)蛋白功能的由⑴或(2)衍生的蛋白。
在一个优选例中，所述的蛋白不具有全长的SEQ ID NO 3所示的序列。
在本发明的另一方面，提供一种分离的多核苷酸，其编码所述的蛋白。
在一个优选例中，所述的多核苷酸具有SEQ ID NO=I中第H953位或第H409 位、或SEQ ID NO :2中第1-1296位或第1-1152所示的核苷酸序列；但不具有全长的SEQ ID NO :1或SEQ ID NO 2所示的核苷酸序列。
在本发明的另一方面，提供所述的截短型蛋白或其编码基因的用途，用于调节植物叶脉颜色转黄或调节植物组织矿物质元素分布。
在本发明的另一方面，提供一种表达载体，含有所述的多核苷酸。
在本发明的另一方面，提供一种宿主细胞，含有所述的表达载体或其基因组中整合有所述的多核苷酸。
在本发明的另一方面，提供一种制备所述的蛋白的方法，包括培养所述的宿主细胞，使之表达所述的蛋白。
在本发明的另一方面，提供一种分离的干扰分子，所述的干扰分子是 (i) 一多核苷酸，其核苷酸序列如SEQ ID NO 4所示；或 (ii) 一构建物，其能在植物体内形成microRNA，含有SEQ ID NO 4所示的核苷酸序列。
在另一优选例中，(ii)中，所述构建物含有以下结构Seq正自-X-Seqfi^其中，Seq 正向为可在植物细胞中表达成所述的miRNA的核苷酸序列(较佳地为SEQID NO 4所示的核苷酸序列)，Seqfi^1为与^q1自基本上互补的核苷酸序列；X为位于正自和Seqfi^1之间的间隔序列，并且所述间隔序列与Mq1^1和不互补。
在另一优选例中，所述结构在转入植物细胞后，形成以下二级结构
权利要求
1.一种调节植物叶脉颜色转黄或调节植物组织矿物质元素分布的方法，其特征在于， 所述方法包括抑制植物中AtMGTlO蛋白的表达。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，抑制植物中所述蛋白表达的方法是将干扰所述的蛋白的编码基因表达的干扰分子转入植物细胞、组织、器官或种子。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的干扰分子是在植物体内形成 microRNA的分子。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述干扰分子含有SEQID NO :4所示的核苷酸序列。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括(51)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有以下结构=Seq1^1-X-Seq反向， 其中，Seq1^1为可在植物细胞中表达成所述的miRNA的核苷酸序列，Seqfi^1为与^q1自基本上互补的核苷酸序列；X为位于Mq1^1和之间的间隔序列，并且所述间隔序列与正向和Seq颇不互补；和(52)将植物细胞或组织或器官与步骤(Si)中的农杆菌接触，从而使所述的核苷酸序列转入植物细胞、组织、器官或种子。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，抑制植物中所述蛋白表达的方法是提高植物中截短型蛋白的表达，所述的截短型蛋白选自下组(1)如SEQID NO 3中第1-384位氨基酸序列的截短型蛋白；(2)如SEQID NO 3中第1-431位氨基酸序列的截短型蛋白；(3)(1)或( 氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的， 且具有⑴或⑵截短型蛋白功能的由⑴或⑵衍生的蛋白；或(4)与(1)或(2)限定的蛋白序列有90%以上同源性且具有(1)或⑵截短型蛋白功能的由(1)或(2)衍生的蛋白。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括(Bi)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有多核苷酸，其编码所述的截短型蛋白；和(B2)将植物细胞、组织、器官或种子与步骤(Bi)中的农杆菌接触，从而使所述的多核苷酸转入植物细胞、组织、器官或种子。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的调节植物组织矿物质元素分布是提高植物地上部分的镁元素含量。
9.一种截短型蛋白，其特征在于，所述的截短型蛋白选自下组(1)如SEQID NO 3中第1_384位氨基酸序列的截短型蛋白；(2)如SEQID NO 3中第1-431位氨基酸序列的截短型蛋白；(3)(1)或( 氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的， 且具有⑴或⑵蛋白功能的由⑴或⑵衍生的蛋白；或(4)与⑴或(2)限定的蛋白序列有90%以上同源性且具有⑴或⑵蛋白功能的由 (1)或⑵衍生的蛋白。
10.一种分离的多核苷酸，其特征在于，其编码权利要求9所述的蛋白。
11.权利要求9所述的蛋白或其编码基因的用途，用于调节植物叶脉颜色转黄或调节植物组织矿物质元素分布。
12.—种表达载体，其特征在于，含有权利要求10所述的多核苷酸。
13.一种宿主细胞，其特征在于，含有权利要求12所述的表达载体或其基因组中整合有权利要求10所述的多核苷酸。
14.一种制备权利要求9所述的蛋白的方法，包括培养权利要求13所述的宿主细胞，使之表达所述的蛋白。
15.一种分离的干扰分子，其特征在于，所述的干扰分子是(i) 一多核苷酸，其核苷酸序列如SEQ ID NO 4所示；或( ) 一构建物，其能在植物体内形成microRNA，含有SEQ ID NO :4所示的核苷酸序列。
16.如权利要求15所述的干扰分子，其特征在于，(ii)中，所述构建物含有以下结构 kq正自-X-Seqfi^其中，Seq正自为可在植物细胞中表达成所述的miRNA的核苷酸序列，Seqfi 向为与Seq1^1基本上互补的核苷酸序列；X为位于Mq1^i Seqfi^1之间的间隔序列，并且所述间隔序列与Seqg不互补。
17.权利要求15或16所述的干扰分子的用途，用于调节植物叶脉颜色转黄或调节植物组织矿物质元素分布。
全文摘要
本发明涉及调节植物叶脉颜色的基因及其用途。本发明提供一种调控植物叶脉颜色的基因，并且将之与植物的叶脉颜色相关联，其还与调节植物组织中镁元素的含量有关。并且，本发明还提供了导致植物叶脉颜色变黄的AtMGT10基因的突变体或片段。本发明为运用生物技术快速改良园艺植物叶脉颜色提供了非常重要基因资源；另外也为改良农作物矿质营养成分提供了有效途径。
文档编号C12N5/10GK102199600SQ20101013309
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者黄继荣, 孙毅 申请人:中国科学院上海生命科学研究院