植物育性相关蛋白及其应用_2

文档序号:9803456阅读:来源:国知局
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,可对所用植物表达载体进行加工,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(GUS基因、萤光素酶基因等)、抗生 素的标记基因(如赋予对卡那霉素和相关抗生素抗性的nptll基因,赋予对除草剂膦丝菌素 抗性的bar基因,赋予对抗生素潮霉素抗性的hph基因,和赋予对methatrexate抗性的dhfr 基因,赋予对草甘磷抗性的EPSPS基因)或是抗化学试剂标记基因等(如抗除莠剂基因)、提 供代谢甘露糖能力的甘露糖-6-磷酸异构酶基因。从转基因植物的安全性考虑,可不加任何 选择性标记基因,直接以逆境筛选转化植株。上述与所述TF1299蛋白相关的生物材料中, B3)所述重组载体可含有SEQ ID如.2的第89-853位所示的用于编码了?1299蛋白的0财序 列。
[0038]上述与所述TF1299蛋白相关的生物材料中,B4)所述重组微生物具体可为细菌,酵 母,藻和真菌。其中,细菌可来自埃希氏菌属(Escherichia),欧文氏菌(Erwinia),根癌农杆 菌属(Agrobacterium)、黄杆菌属(Flavobacterium),产喊菌属(Alcaligenes),假单胞菌属 (Pseudomonas),芽胞杆菌属(Bacillus)等。B5)所述的转基因细胞系,B6)所述的转基因植 物组织和B7)所述的转基因植物器官不包括植物的繁殖材料。
[0039]上述与所述TF1299蛋白相关的生物材料中,B5)所述的重组细胞系、B6)所述的转 基因植物组织和B7)所述的转基因植物器官不包括繁殖材料。
[0040] 为解决上述技术问题,本发明还提供了上述TF1299蛋白或上述Bl)-B4)任一所述 的生物材料在调控植物育性中的应用。其中,所述调控植物育性为降低植物育性。所述降低 植物育性具体可体现在植物自交结实率降低上。
[0041] 为解决上述技术问题,本发明还提供了所述TF1299蛋白或上述Bl)-B4)任一所述 的生物材料在调控植物自交结实率中的应用。其中,所述调控植物自交结实率为降低植物 的自交结实率。
[0042]为解决上述技术问题,本发明还提供了所述TF1299蛋白或上述Bl)-B4)任一所述 的生物材料在调控植物花药或花粉发育中的应用。其中,所述调控植物花药或花粉发育具 体体现为花药或花粉异形、数量减少。
[0043] 为解决上述技术问题,本发明还提供了上述Bl)-B4)中任一所述的相关的生物材 料在培育雄性不育的植物中的应用;所述植物为转基因植物。
[0044] 为解决上述技术问题,本发明还提供了一种培育雄性不育植物的方法;所述植物 为转基因植物。
[0045] 本发明所提供的一种培育雄性不育的转基因植物的方法,包括向受体植物中导入 上述TF1299蛋白的编码基因得到雄性不育的转基因植物;所述受体植物为雄性可育植物。 [0046] 上述方法中,所述TF1299蛋白的编码基因为如下1)-5)中任一所示的基因:
[0047] 1)其编码序列是SEQ ID如.2的第89-853位所示的0嫩分子或〇0嫩分子;
[0048] 2)序列是SEQ ID如.2所示的0嫩分子或〇0嫩分子;
[0049] 3)与1)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性,且编码所述TF1299蛋白的 DNA分子或cDNA分子;
[0050] 4)与2)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性,且编码所述TF1299蛋白的 DNA分子或cDNA分子;
[0051] 5)在严格条件下与1)-4)中任一所述限定的核苷酸序列杂交,且编码所述TF1299 蛋白的DNA分子或cDNA分子。
[0052]其中,所述TF1299蛋白的编码基因可先进行如下修饰,再导入受体水稻中,以达到 更好的表达效果:
[0053] 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TF1299蛋白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% ;
[0054] 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 知的有效的序列进行修饰;
[0055] 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;
[0056] 4)与适合的转录终止子连接,也可以提高本发明基因的表达效率;例如来源于 CaMV的tml,来源于rbcS的E9;任何已知在植物中起作用的可得到的终止子都可以与本发明 基因进行连接;
[0057] 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)。
[0058]所述TF1299基因表达载体可通过使用农杆菌介导、Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载 体、直接DNA转化、显微注射、电导、基因枪等常规生物学方法转化植物细胞或组织,并将转 化的植物组织培育成植株。
[0059]所述方法还包括从导入SEQ ID No.2所示的TF1299蛋白的编码基因的植株中筛选 表达所述编码基因的植株,得到所述转基因水稻的步骤。
[0060] 上文中,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。
[0061] 本发明所涉及的雄性不育体现为花药败育(花粉败育)或雄性育性降低。
[0062] 本发明所涉及的植物可为单子叶植物或双子叶植物,所述单子叶植物具体可为禾 本科植物,如水稻或小麦。
[0063] 实验证明,将本发明的SEQ ID No.2的DNA分子(TF1299基因)导入水稻中,获得转 TF1299基因的纯合株系花药不能产生正常花粉,自交结实率极低。本发明首次鉴定了育性 相关蛋白TF1299,育性相关蛋白TF1299的编码基因在过表达的情况下会引起植物的花药败 育,证明育性相关蛋白TF1299或其基因在控制花药发育的过程中发挥重要作用。本发明不 仅为进一步阐明雄性不育的分子机理提供基础,而且为杂交制种提供新的基因资源和育种 资源。
【附图说明】
[0064]图1为转TF1299基因的水稻与野生型水稻的表型。其中,A为野生型日本晴水稻及 小花;B为TF1299纯合转基因水稻及小花;C为日本晴水稻花药及花粉;D为TF1299纯合转基 因水稻花药及花粉。
[0065]图2为TF1299基因在野生型与转TF1299基因的水稻植株中的表达情况。
[0066]图3为转TF1299基因的水稻株系与野生型水稻株系的正常花粉与异形花粉数统计 图。
【具体实施方式】
[0067]下面结合【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐 明本发明,而不是为了限制本发明的范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为 常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
[0068]下述实施例中的2 XPfu PCR Master Mix为天根生化科技(北京)有限公司的产 品,产品目录号为 KP201,该试剂含 pfutaq 酶;Gateway'?BPCl〇nasei?II Enzyme mix 为 Life Technologies的产品,产品目录号为11789-020; Gateway?LRC1 onase? II Enzyme mix为Life Technologies的产品,产品目录号为1 1791-020 ; Gateway? Vector Conversion System为Life Technologies的产品,产品目录号为11828-019。
[0069] 下述实施例中的入门载体Gateway^pDONI^/Zeo Vector为Life Technologies 的产品,产品目录号为12535-035。
[0070] 下述实施例中的大肠杆菌T0P10感受态细胞为北京全式金生物技术有限公司的产 品。
[0071] 下述实施例中的载体pCUbil390(彭昊.利用T-DNA插入突变和RNA干扰技术研究水 稻基因功能.中国农业科学院博士学位论文P43-44.2005),公众可从中国农业科学院作物 科学研究所获得,该生物材料只为重复本发明的相关实验所用,不可作为其它用途使用。
[0072] 下述实施例中的根癌农杆菌EHA105为北京华越洋生物科技有限公司的产品,产品 目录号为GX0133-100。
[0073] 下述实施例中的中国春小麦(Triticum aestivum L. )(P.Sourdille,T.Cadalen, Η.Guyomarc'h,J.Snape,M.Perretant,G.Charmet,C.
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