專利名稱：調(diào)節(jié)植物種子淀粉理化性狀的轉(zhuǎn)錄因子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植物學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域；更具體地，本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)植物種子淀粉理化性狀的轉(zhuǎn)錄因子。
背景技術(shù)：
淀粉作為植物種子胚乳的主要組成成分，其含量和品質(zhì)直接影響著水稻種子的品質(zhì)。因此，研究淀粉合成的調(diào)控對于提高種子的品質(zhì)具有重要意義。對于淀粉代謝過程，以往主要集中在淀粉合成基因本身的研究上，對淀粉代謝的調(diào)控研究目前還較少，已有報道表明，淀粉合酶GBSSII基因的表達(dá)受到生物節(jié)律的調(diào)節(jié)；蔗糖和ABA協(xié)同作用能夠促進(jìn)ADP葡萄糖焦磷酸化酶ADPGL3基因的表達(dá)，從而增加淀粉含量。水稻是世界上最主要的糧食作物之一，全球二分之一的人口以稻米為主食。培育更優(yōu)口感的栽培稻現(xiàn)在變?yōu)榈久紫M(fèi)者和育種學(xué)家的首要考慮。淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，淀粉的組成和結(jié)構(gòu)是影響稻米產(chǎn)量品質(zhì)的重要因素。水稻基因組中預(yù)測有27個基因編碼淀粉合成酶類，這些基因分別表達(dá)在水稻葉片中或種子中。其中，14個預(yù)測的基因，包括 AGP (0sAGPL3, 0sAGPS2b, 0sAGPL2)，GBSS (OsGBSSI)，SS(0sSSI, OsSSIIa, OsSSIIIa，OsSSIVb), SBE (OsBEI, OsBEIlb), DBE (0sISA2, OsISAl, OsP UL)和 Phol (OsPHOL)，主要表達(dá)在未成熟種子中并在開花后7天達(dá)到表達(dá)高峰(Dian et al.2005 ；Hirose and Terao2004 ；Ohdan et al.2005)。這14個基因所編碼的淀粉合成酶在胚乳淀粉合成中起到主要作用，其中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶催化AGP和1-P-葡萄糖轉(zhuǎn)化為ADP-葡萄糖，后者是合成淀粉的直接原料。GBSSI/Wx在直鏈淀粉合成中起到關(guān)鍵作用，而其他酶參與支鏈淀粉合成(Tian et al.2009)。這些基因具有相似的表達(dá)特征，可見在水稻種子發(fā)育過程中有一個協(xié)同調(diào)控機(jī)制控制這些基因在特異的時期和部位表達(dá)。某些蛋白參與調(diào)控淀粉合成酶類基因的表達(dá)已有報道。OsBP-5和OsBP-89形成異源二聚體調(diào)控水稻W(wǎng)x基因的轉(zhuǎn)錄并且在0sBP5 RNAi植株中，成熟種子的直鏈淀粉含量減少(Zhu et al.2003) FLOURY END0SPERM2 (FL02)編碼一個功能未知的蛋白調(diào)控水稻籽粒大小和淀粉品質(zhì)，在flo2突變體中淀粉合成酶類基因和編碼儲藏蛋白合成基因表達(dá)下調(diào)(She et al.2010)。RSRl是一個AP2/EREBP家族轉(zhuǎn)錄因子負(fù)調(diào)控種子特異淀粉合成酶類基因的表達(dá)，RSRl的缺陷可以增強(qiáng)種子中淀粉合成酶類基因的表達(dá)(Fu and Xue 2010)。因此，本領(lǐng)域有必要進(jìn)一步研究與調(diào)節(jié)植物種子淀粉合成代謝以及淀粉理化性狀相關(guān)的基因或轉(zhuǎn)錄因子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供調(diào)節(jié)植物種子淀粉合成以及淀粉理化性狀的轉(zhuǎn)錄因子。在本發(fā)明的第一方面，提供一種調(diào)節(jié)禾本科植物種子淀粉理化性狀的方法，包括:調(diào)節(jié)禾本科植物中0sbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，從而改變0sbZIP58蛋白或其同源蛋白與SBEl基因啟動子和/或Wx (GBSSI)基因啟動子的結(jié)合，調(diào)節(jié)禾本科植物種子淀粉理化性狀。在一個優(yōu)選例中，所述的禾本科植物是水稻。在另一優(yōu)選例中，包括:抑制禾本科植物中0sbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，減少0sbZIP58蛋白或其同源蛋白與SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子的結(jié)合，從而降低禾本科植物種子重量、促進(jìn)支鏈淀粉鏈長分布在DP9-15、DP38-50、降低淀粉糊化起始溫度、升高淀粉糊化終止溫度或減少禾本科植物種子的表觀直鏈淀粉含量。在另一優(yōu)選例中，所述的0sbZIP58蛋白或其同源蛋白結(jié)合SBEl基因啟動子C53片段(從0s06g0726400轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)開始計算_116 -42，)和Wx基因啟動子Ha_2片段(從0s06g0133000轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)開始計算-1651 -1399)。在另一優(yōu)選例中，所述的0sbZIP58蛋白是:(a)具有SEQ ID NO:2所不氣基酸序列的蛋白；(b)將SEQ ID NO:2所示氨基酸序列經(jīng)過一個或多個(如1-30個；較佳地1-20個；更佳地1-10個；更佳地1-5個)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)限定的蛋白功能的蛋白；(C)與SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的蛋白的序列相同性高于70% (較佳地高于80% ;更佳地高于90% ;更佳地高于95% ;更佳地高于98% ;更佳地高于99% )，且具有(a)限定的蛋白功能的蛋白；或 (d)具有(a)限定的蛋白功能的SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的蛋白的活性片段。在另一優(yōu)選例中，所述的0sbZIP58蛋白的同源蛋白是來自于其它植物、特別是禾本科植物的，與水稻0sbZIP58蛋白具有較高同源性(序列一致性)的蛋白，且這種同源蛋白與0sbZIP58蛋白具有相同的功能。例如，在玉米中有同源基因0PAQUE2 (02)，蛋白序列一致性38%;大麥中同源基因BLZ1，蛋白序列一致性45%;高粱中同源基因SB02，蛋白序列一致性47%，這些基因都在種子中特異表達(dá)。在另一優(yōu)選例中，采用核酸抑制物抑制禾本科植物中0sbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，所述的核酸抑制物選自:dsRNA、反義核酸、小干擾RNA、微小RNA ;或能表達(dá)或形成所述dsRNA、反義核酸、小干擾RNA、微小RNA的構(gòu)建物。在另一優(yōu)選例中，所述的核酸抑制物是dsRNA或能形成所述dsRNA的構(gòu)建物，其具
有如下結(jié)構(gòu):
Seq τπIbJ_
I I — X，
呂叫’反向一、」其中，Seq’正向是與0sbZIP58或其同源基因的mRNA互補(bǔ)的DNA片段，長度為50 500nt(較佳地80 300nt ;更佳地150 250nt ;更佳地為180 220nt) ;Seq’ 為與Seq’ 互補(bǔ)的序列；V為無；或為位于Seq’正向和Seq’反向之間的間隔序列，所述間隔序列與Seq’
和Seq’ 不互補(bǔ)；I I表示在Seq’正向和Seq’反向之間形成的氫鍵。
在另一優(yōu)選例中，所述的Seq’正自的序列是0sbZIP58基因序列(SEQ ID NO:1)中第115 313位。在另一優(yōu)選例中，所述的構(gòu)建物是表達(dá)載體(質(zhì)粒)。在另一優(yōu)選例中，所述的間隔序列長度為50 300nt ;較佳地80 200nt ;更佳地100 180nt ;更佳地為154nt。在另一優(yōu)選例中，提高禾本科植物中0sbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，從而增加0sbZIP58蛋白或其同源蛋白與SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子的結(jié)合，從而調(diào)控SBEl基因和/或Wx基因的表達(dá)，改變禾本科植物種子淀粉理化性狀。在本發(fā)明的另一方面，提供一種0sbZIP58蛋白或其同源蛋白的用途，用于結(jié)合SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子，調(diào)節(jié)禾本科植物種子淀粉理化性狀。在另一優(yōu)選例中，所述的0sbZIP58蛋白結(jié)合SBEl基因啟動子C53片段。在另一優(yōu)選例中，所述的0sbZIP58蛋白結(jié)合Wx基因啟動子Ha_2片段。在本發(fā)明的另一方面，提供一種0sbZIP58蛋白或其同源蛋白或它們的編碼基因的調(diào)節(jié)劑的用途，用于調(diào)節(jié)禾本科植物種子淀粉理化性狀。在一個優(yōu)選例中，所述的調(diào)節(jié)劑是下調(diào)劑，用于抑制禾本科植物中0sbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，減少0sbZIP58蛋白或其同源蛋白與SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子的結(jié)合，從而降低禾本科植物種子重量、促進(jìn)支鏈淀粉鏈長分布在DP9-15、DP38-50、降低淀粉糊化起始溫度、升高淀粉糊化終止溫度或減少禾本科植物種子的表觀直鏈淀粉含量。

在另一優(yōu)選例 中，所述的下調(diào)劑是核酸抑制物，其是dsRNA或能形成所述dsRNA的
構(gòu)建物，具有如下結(jié)構(gòu):
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)禾本科植物種子淀粉理化性狀的方法，包括:調(diào)節(jié)禾本科植物中OsbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，從而改變OsbZIP58蛋白或其同源蛋白與SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子的結(jié)合，調(diào)節(jié)禾本科植物種子淀粉理化性狀。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括:抑制禾本科植物中OsbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，減少OsbZIP58蛋白或其同源蛋白與SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子的結(jié)合，從而降低禾本科植物種子重量、促進(jìn)支鏈淀粉鏈長分布在DP9-15、DP38-50、降低淀粉糊化起始溫度、升高淀粉糊化終止溫度或減少禾本科植物種子的表觀直鏈淀粉含量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，采用核酸抑制物抑制禾本科植物中OsbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，所述的核酸抑制物選自: dsRNA、反義核酸、小干擾RNA、微小RNA ;或 能表達(dá)或形成所述dsRNA、反義核酸、小干擾RNA、微小RNA的構(gòu)建物。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的核酸抑制物是dsRNA或能形成所述dsRNA的構(gòu)建物，其具有如下結(jié)構(gòu):
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提高禾本科植物中OsbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，從而增加OsbZIP58蛋白或其同源蛋白與SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子的結(jié)合，從而調(diào)控SBEl基因和/或Wx基因的表達(dá)，改變禾本科植物種子淀粉理化性狀。
6.一種OsbZIP58蛋白或其同源蛋白的用途，用于結(jié)合SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子，調(diào)節(jié)禾本科植物種子淀粉理化性狀。
7.—種OsbZIP58蛋白或其同源蛋白或它們的編碼基因的調(diào)節(jié)劑的用途，用于調(diào)節(jié)禾本科植物種子淀粉理化性狀。
8.如權(quán)利要求7所述的用途，其特征在于，所述的調(diào)節(jié)劑是下調(diào)劑，用于抑制禾本科植物中OsbZIP58蛋白或其同源蛋白的表達(dá)，減少OsbZIP58蛋白或其同源蛋白與SBEl基因啟動子和/或Wx基因啟動子的結(jié)合，從而降低禾本科植物種子重量、促進(jìn)支鏈淀粉鏈長分布在DP9-15、DP38-50、降低淀粉糊化起始溫度、升高淀粉糊化終止溫度或減少禾本科植物種子的表觀直鏈淀粉含量。
9.如權(quán)利要求8所述的用途，其特征在于，所述的下調(diào)劑是核酸抑制物，其是dsRNA或能形成所述dsRNA的構(gòu)建物，具有如下結(jié)構(gòu):
10.一種OsbZIP58蛋白或其同源蛋白或它們的編碼基因的下調(diào)劑，其是dsRNA或能形成所述dsRNA的構(gòu)建物，具有如下結(jié)構(gòu):
全文摘要
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)植物種子淀粉理化性狀的轉(zhuǎn)錄因子。首次揭示一種轉(zhuǎn)錄因子OsbZIP58能夠與淀粉合成相關(guān)基因SBE1和/或Wx的啟動子結(jié)合，調(diào)節(jié)植物種子淀粉理化性狀。因此，轉(zhuǎn)錄因子OsbZIP58本身及其調(diào)節(jié)劑可被應(yīng)用于植物的品種改良。
文檔編號A01H5/10GK103160541SQ20111040742
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者蔡秀玲, 王婕琛 申請人:中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院