小麦蛋白TaMYB7A及其编码基因与应用
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及生物基因工程领域，具体是一种小麦蛋白TaMYB7A及其编码基因与应 用。
【背景技术】
[0002] 小麦是世界上主要的粮食作物之一，寻找与高产相关的功能基因及其分子标记对 未来小麦高产分子育种具有重要的理论意义和应用价值。产量性状大都属于多基因控制的 数量性状，表现为连续变异，研究较困难。相对而言，产量构成因子较产量性状遗传力高，且 不同生态区域对构成因子的育种要求也不尽相同，因而将产量性状分成独立因子研究更加 切实可行。穗数、穗粒数和千粒重是构成和决定作物产量的三因素，单位面积产量提高取决 于构成因素的协调发展，提高任一因素均可增加产量。穗粒数遗传力较分蘖高，增加任一产 量因素是提高产量的重要途径。利用产量基因可以加快作物遗传改良进程。在过去的十多 年间，尽管在小麦的不同染色体上定位了许多穗粒数相关QTLs，但由于小麦基因组庞大 (17.9X10 9bp)、重复序列多(>80%)，目前鲜有小麦产量性状相关基因克隆的报道。
[0003] 目前，MYB基因研究主要集中在耐盐碱、抗寒和抗旱等方面，有关作物产量方面的 研究很少，并且对于MYB基因对于产量性状的调控的也并未研究。
【发明内容】
[0004] 本发明扩展于MYB基因有关作物产量方面的研究，提供了 一种小麦蛋白TaMYB7A及 其编码基因与应用。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种小麦蛋白TaMYB7A，是如(a)或(b)所示的 蛋白： (a) 是由SEQ ID NO. 1所示的蛋白质； (b) 将SEQ ID NO. 1所示的蛋白质通过一个或多个氨基酸的替换、缺失或/和插入而衍 生得到的仍具有TaMYB7A功能或活性的蛋白变体。
[0006] 本发明其中一个目的是提供所述编码所述小麦蛋白TaMYB7A的基因。
[0007] 本发明所提供的小麦蛋白TaMYB7A来源于中国春小麦(Triticum aestivum L.)， 其编码基因是如（1)至(3)中任意一种所示的基因： (1) 其编码序列为SEQ ID勵.2所示的0嫩分子或〇0嫩分子； (2) 与SEQ ID N0.2所示的核苷酸序列至少具有75%、至少具有85%、至少具有90%、至少 具有95%同一性且编码上述蛋白的DNA分子或cDNA分子； (3) 在严格条件下与（1)或(2)中任一所述核苷酸序列杂交，且上述述蛋白的DNA分子或 cDNA分子。
[0008] 所述小麦蛋白TaMYB7A的编码基因包含1365bp的开放阅读框架(核苷酸序列如SEQ ID N0.2所示），TaMYB7A蛋白含有454个氨基酸。应理解，考虑到密码子的简并性以及不同物 种密码子的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。
[0009] 上述用于编码所述TaMYB7A蛋白的核酸分子，本领域普通技术人员可以很容易地 采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本发明的编码所述TaMYB7A蛋白的核酸 分子的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，与本发明分离得到的编码所述TaMYB7A 蛋白的核酸分子的核苷酸序列具有75%或者更高同一性且编码所述TaMYB7A蛋白，均是衍 生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的核苷酸序列。这里使用的术语"同一性"指核 酸序列间的序列相似性。"同一性"包括与本发明的SEQ ID No.2所示的DNA分子或cDNA分子 具有75%或更高，或85%或更高，或90%或更高，或95%或更高同一性的核苷酸序列；同一 性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可 以用百分比（％ )表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。
[0010] 本发明另一目的在于提供含有小麦蛋白TaMYB7A编码基因的重组载体、表达盒、转 基因细胞系或重组菌。
[0011] 本发明还提供了含有所述重组表达载体的宿主细胞，所述宿主细胞包括重组菌， 如大肠杆菌、农杆菌等，也包括植物细胞。所述重组载体可为重组表达载体，也可为重组克 隆载体。
[0012] 所述重组表达载体可用现有的植物表达载体构建。所述植物表达载体包括双元农 杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等，如pGreen0029、pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、 pBI121、pBinl9、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表达载体。所述植物表 达载体还可包含外源基因的3 '端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加 工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3'端。使用 所述基因构建重组表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型、组成型、组 织特异型或诱导型启动子，例如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、泛素基因 Ubiquitin启 动子(pUbi)、胁迫诱导型启动子rd29A等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使 用;此外，使用本发明所述基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或 转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编 码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来 源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构 基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用重组表达载体进行加 工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的 抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。也可不加任何选择性标记基因。在本发明中，所 述重组表达载体中启动所述基因转录的启动子具体为35S启动子。
[0013] 更为具体的，含有所述转基因拟南芥载体为pBI121，含有所述转基因水稻重组表 达载体PCAMBIA1305。所述重组表达载体为在载体的多克隆位点处插入所述基因后得到的 重组质粒。所述多克隆位点具体为ΚρηΙ和Small。
[0014]其中，所述中间载体具体为在PBI121载体的酶切位点ΚρηΙ和Small之间插入SEQ ID NO. 2所示DNA片段后得到的重组质粒。所述pCAMBIA1305载体具体为在所述中间载体的 ΚρηΙ和Small之间插入SEQ ID N0.2所示DNA片段后得到的重组质粒。
[0015]另外，所述小麦蛋白TaMYB7A的编码基因可先进行如下修饰，再导入受体植物中， 以达到更好的表达效果： 1)根据实际需要进行修饰和优化，以使基因高效表达;例如，可根据受体植物所偏爱 的密码子，在保持本发明所述小麦蛋白TaMYBIS编码基因的氨基酸序列的同时改变其密码 子以符合植物偏爱性;优化过程中，最好能使优化后的编码序列中保持一定的GC含量，以最 好地实现植物中导入基因的高水平表达，其中GC含量可为35%、多于45%、多于50%或多于 约 60 %; 2) 修饰邻近起始甲硫氨酸的基因序列，以使翻译有效起始;例如，利用在植物中已知 的有效的序列进彳丁修饰； 3) 与各种植物表达的启动子连接，以利于其在植物中的表达;所述启动子可包括组成 型、诱导型、时序调节、发育调节、化学调节、组织优选和组织特异性启动子；启动子的选择 将随着表达时间和空间需要而变化，而且也取决于靶物种；例如组织或器官的特异性表达 启动子，根据需要受体在发育的什么时期而定； 5)引入增强子序列，如内含子序列（例如来源于Adhl和bronzel)和病毒前导序列 (例如来源于TMV、MCMV和AMV)。
[0016] 所述表达盒是由能够启动所述基因表达的启动子、所述基因以及转录终止序列组 成。
[0017] 上述修饰过程还包括从导入SEQ ID No. 2所示的TaMYB7A蛋白的编码基因的植株 中筛选表达所述编码基因的植株，得到所述转基因植物的步骤。
[0018] 另外，所述转基因植物理解为不仅包含将所述基因转化受体植物得到的第一代转 基因植物，也包括其子代。对于转基因植物，可以在该物种中繁殖该基因，也可用常规育种 技术将该基因转移进入相同物种的其它品种，特别包括商业品种中。所述转基因植物包括 种子、愈伤组织、完整植株和细胞。
[0019] 本发明提供了所述蛋白、所述基因、所述重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组 菌在提高作物产量中的应用。
[0020] 优选地，所述应用为通过表达小麦蛋白TaMYB7A编码基因，从而使作物生长势提 高，产量相关性状也得到改善。上述调控作物的产量性状具体体现在:在所述作物体内，若 所述基因的表达量越高，则所述植物的产量性状越好。
[0021 ] 所述基因具体可通过上述任一所述重组表达载体导入所述受体植物中，得到所述 转基因植物。具体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电 导、农杆菌介导、基因枪等常规生物学方法将所述重组表达载体转化植物细胞或组织，并将 转化的植物组织培育成植株。
[0022] 在上述应用或方法中，小麦蛋白TaMYB7A编码基因可用于提高作物产量性状，所述 性状为如下中的至少一种:植物生长势、穗粒数、穗长、果荚长度和果荚数量等产量性状。
[0023] 在上述应用或方法中，所述作物可为单子叶植物，也可为双子叶植物。如:水稻、小 麦、烟草或拟南芥等。具体实施时，所述植物为拟南芥和水稻，具体分别为拟南芥哥伦比亚〇 型(Cl〇-〇)和日本晴。
[0024] 本发明所提供的小麦蛋白Ta