蛋白质PCE1在调控高粱株高和粒重中的应用

本发明涉及生物，具体涉及蛋白质pce1在调控高粱株高和粒重中的应用。

背景技术：

1、高粱(sorghum bicolor l.moench)属禾本科高粱属一年生c4草本植物，起源于非洲，是人类最早栽培的重要谷类作物之一，也是仅次于水稻、玉米、小麦和大麦的第五大粮食作物。高粱光能利用率高，适应性强，具有耐旱、耐涝、耐寒、耐盐碱等多重抗性，广泛分布于干旱、半干旱和低洼易涝及盐碱地区，同时高粱用途广泛，有食用、饲用、酿造用、生物能源用和化工材料用等多种类型，是具有开发潜力的饲料作物和绿色能源作物。

2、随着人们对淡水资源需求的增加，耕地面积的减少和全球气候变暖的严峻环境条件，耐旱抗逆作物高粱在供给全球不断增加的粮食需求上越来越重要。高产高粱品种的培育和种植将对世界粮食安全问题产生深远影响。株高和籽粒产量是影响高粱生物量和产量的重要农艺性状，因此，克隆高粱中的相关基因并将其应用于高粱育种生产中具有重要的理论意义和实践价值，也是高粱株型和粒重调控的有效途径，近年来，高粱粒重基因的克隆进展较慢，亟需提供影响高粱粒重的分子。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何调控高粱的株高和粒重。

2、为解决上述技术问题，本发明首先提供了蛋白质pce1在调控高粱株高和粒重中的应用；

3、所述蛋白质pce1可为a1)或a2)或a3)：

4、a1)氨基酸序列是seq id no.1所示的蛋白质；

5、a2)在seq id no.1所示的蛋白质的n端或/和c端连接标签得到的融合蛋白质；

6、a3)将seq id no.1所示的氨基酸经过一个或几个氨基酸的取代和/或缺失和/或添加得到的与高粱株高和/或粒重相关的蛋白质。

7、其中，seq id no.1由139个氨基酸组成。

8、优选的，a2)所述的标签如表1所示，连接所述标签为了使a1)中的蛋白质便于纯化。

9、表1标签的序列

10、 标签 残基 序列 poly-arg 5-6(通常为5个) rrrrr flag 8 dykddddk strep-tag ii 8 wshpqfek c-myc 10 eqkliseedl

11、优选的，上述a3)中的蛋白质，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。

12、优选的，上述a3)中的蛋白质由人工合成得到。

13、优选的，上述a3)中的蛋白质先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

14、上述a3)中蛋白质的编码基因可以通过将seq id no.2所示的dna序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5’端和/或3’端连上表1所示的标签的编码序列得到。

15、编码所述蛋白质pce1的核酸分子在调控高粱株高和粒重中的应用也属于本发明的保护范围。

16、编码所述蛋白质pce1的核酸分子可为如下b1)或b2)或b3)或b4)所示的dna分子：

17、b1)编码区如seq id no.1所示的dna分子；

18、b2)核苷酸序列是seq id no.2所示的dna分子；

19、b3)与b1)或b2)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码所述蛋白质pce1的dna分子；

20、b4)在严格条件下与b1)或b2)限定的核苷酸序列杂交，且编码所述蛋白质pce1的dna分子。

21、其中，所述核酸分子是dna，如cdna、基因组dna或重组dna；

22、优选的，所述核酸分子是rna，如mrna或hnrna。

23、其中，序列表中seq id no.2由832个核苷酸组成，序列表中seq id no.2的核苷酸编码序列表中seq id no.1所示的氨基酸序列。

24、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蛋白质pce1的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明分离得到的所述蛋白质pce1的核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码所述蛋白质pce1，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。

25、这里使用的属于“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本发明的编码序列表的seq id no.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质pce1的核苷酸序列具有75％或更高，或80％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。

26、本发明还保护一种培育转基因高粱的方法，步骤如下：抑制出发高粱中上述任意所述蛋白质pce1的表达量/或活性，得到转基因高粱；与出发高粱相比，转基因高粱的株高和粒重降低。

27、上述方法中，抑制出发高粱中上述任一所述蛋白质pce1的表达量和/或活性通过向出发高粱中导入抑制编码蛋白质pce1的核酸分子表达的物质实现。

28、所述抑制编码蛋白质pce1的核酸分子表达的物质为特异dna分子、含有所述特异dna分子的表达盒或含有所述特异dna分子重组质粒；

29、所述特异dna分子包括正义片段、反义片段以及位于它们之间的间隔片段；

30、所述正义片段为seq id no.2自335至518所示dna分子；

31、所述反义片段为seq id no.2自385至552所示dna分子的反向互补序列。

32、上述方法中，抑制出发高粱中上述任一所述蛋白质pce1的表达量和/或活性通过向出发高粱中导入干扰载体rnai-pce1实现。

33、所述干扰载体rnai-pce1为将干扰载体pfgc5941的限制性内切酶bamhi和xbai之间的dna小片段替换为seq id no.2自385至552所示dna分子的反向互补序列，限制性内切酶asci和smii之间的dna小片段替换为seq id no.2自335至518所示dna分子，得到的重组质粒。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

35、实验证明，向出发高粱p898012中导入所述干扰载体rnai-pce1，得到t2代沉默pce1基因高粱株系rnai-1和rnai-2。与出发高粱p898012相比，rnai-1和rnai-2高粱的株高降低、穗子变短、籽粒变短变窄、粒重减小。由此可见，降低p898012中蛋白质pce1的表达量可以调控高粱株型和粒重。本发明具有重要的应用价值。