小麥蛋白TaMYB7A及其編碼基因與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及生物基因工程領(lǐng)域，具體是一種小麥蛋白TaMYB7A及其編碼基因與應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 小麥是世界上主要的糧食作物之一，尋找與高產(chǎn)相關(guān)的功能基因及其分子標記對 未來小麥高產(chǎn)分子育種具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。產(chǎn)量性狀大都屬于多基因控制的 數(shù)量性狀，表現(xiàn)為連續(xù)變異，研究較困難。相對而言，產(chǎn)量構(gòu)成因子較產(chǎn)量性狀遺傳力高，且 不同生態(tài)區(qū)域?qū)?gòu)成因子的育種要求也不盡相同，因而將產(chǎn)量性狀分成獨立因子研究更加 切實可行。穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重是構(gòu)成和決定作物產(chǎn)量的三因素，單位面積產(chǎn)量提高取決 于構(gòu)成因素的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高任一因素均可增加產(chǎn)量。穗粒數(shù)遺傳力較分蘗高，增加任一產(chǎn) 量因素是提高產(chǎn)量的重要途徑。利用產(chǎn)量基因可以加快作物遺傳改良進程。在過去的十多 年間，盡管在小麥的不同染色體上定位了許多穗粒數(shù)相關(guān)QTLs，但由于小麥基因組龐大 (17.9X10 9bp)、重復(fù)序列多(>80%)，目前鮮有小麥產(chǎn)量性狀相關(guān)基因克隆的報道。
[0003] 目前，MYB基因研究主要集中在耐鹽堿、抗寒和抗旱等方面，有關(guān)作物產(chǎn)量方面的 研究很少，并且對于MYB基因?qū)τ诋a(chǎn)量性狀的調(diào)控的也并未研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明擴展于MYB基因有關(guān)作物產(chǎn)量方面的研究，提供了 一種小麥蛋白TaMYB7A及 其編碼基因與應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種小麥蛋白TaMYB7A，是如(a)或(b)所示的 蛋白： (a) 是由SEQ ID NO. 1所示的蛋白質(zhì)； (b) 將SEQ ID NO. 1所示的蛋白質(zhì)通過一個或多個氨基酸的替換、缺失或/和插入而衍 生得到的仍具有TaMYB7A功能或活性的蛋白變體。
[0006] 本發(fā)明其中一個目的是提供所述編碼所述小麥蛋白TaMYB7A的基因。
[0007] 本發(fā)明所提供的小麥蛋白TaMYB7A來源于中國春小麥(Triticum aestivum L.)， 其編碼基因是如（1)至(3)中任意一種所示的基因： (1) 其編碼序列為SEQ ID勵.2所示的0嫩分子或〇0嫩分子； (2) 與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%同一性且編碼上述蛋白的DNA分子或cDNA分子； (3) 在嚴格條件下與（1)或(2)中任一所述核苷酸序列雜交，且上述述蛋白的DNA分子或 cDNA分子。
[0008] 所述小麥蛋白TaMYB7A的編碼基因包含1365bp的開放閱讀框架(核苷酸序列如SEQ ID N0.2所示），TaMYB7A蛋白含有454個氨基酸。應(yīng)理解，考慮到密碼子的簡并性以及不同物 種密碼子的偏愛性，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要使用適合特定物種表達的密碼子。
[0009] 上述用于編碼所述TaMYB7A蛋白的核酸分子，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以很容易地 采用已知的方法，例如定向進化和點突變的方法，對本發(fā)明的編碼所述TaMYB7A蛋白的核酸 分子的核苷酸序列進行突變。那些經(jīng)過人工修飾的，與本發(fā)明分離得到的編碼所述TaMYB7A 蛋白的核酸分子的核苷酸序列具有75%或者更高同一性且編碼所述TaMYB7A蛋白，均是衍 生于本發(fā)明的核苷酸序列并且等同于本發(fā)明的核苷酸序列。這里使用的術(shù)語"同一性"指核 酸序列間的序列相似性。"同一性"包括與本發(fā)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 性可以用肉眼或計算機軟件進行評價。使用計算機軟件，兩個或多個序列之間的同一性可 以用百分比（％ )表示，其可以用來評價相關(guān)序列之間的同一性。
[0010] 本發(fā)明另一目的在于提供含有小麥蛋白TaMYB7A編碼基因的重組載體、表達盒、轉(zhuǎn) 基因細胞系或重組菌。
[0011] 本發(fā)明還提供了含有所述重組表達載體的宿主細胞，所述宿主細胞包括重組菌， 如大腸桿菌、農(nóng)桿菌等，也包括植物細胞。所述重組載體可為重組表達載體，也可為重組克 隆載體。
[0012] 所述重組表達載體可用現(xiàn)有的植物表達載體構(gòu)建。所述植物表達載體包括雙元農(nóng) 桿菌載體和可用于植物微彈轟擊的載體等，如pGreen0029、pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、 pBI121、pBinl9、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表達載體。所述植物表 達載體還可包含外源基因的3 '端非翻譯區(qū)域，即包含聚腺苷酸信號和任何其它參與mRNA加 工或基因表達的DNA片段。所述聚腺苷酸信號可引導(dǎo)聚腺苷酸加入到mRNA前體的3'端。使用 所述基因構(gòu)建重組表達載體時，在其轉(zhuǎn)錄起始核苷酸前可加上任何一種增強型、組成型、組 織特異型或誘導(dǎo)型啟動子，例如花椰菜花葉病毒(CAMV)35S啟動子、泛素基因 Ubiquitin啟 動子(pUbi)、脅迫誘導(dǎo)型啟動子rd29A等，它們可單獨使用或與其它的植物啟動子結(jié)合使 用;此外，使用本發(fā)明所述基因構(gòu)建重組表達載體時，還可使用增強子，包括翻譯增強子或 轉(zhuǎn)錄增強子，這些增強子區(qū)域可以是ATG起始密碼子或鄰接區(qū)域起始密碼子等，但必需與編 碼序列的閱讀框相同，以保證整個序列的正確翻譯。所述翻譯控制信號和起始密碼子的來 源是廣泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻譯起始區(qū)域可以來自轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域或結(jié)構(gòu) 基因。為了便于對轉(zhuǎn)基因植物細胞或植物進行鑒定及篩選，可對所用重組表達載體進行加 工，如加入可在植物中表達的編碼可產(chǎn)生顏色變化的酶或發(fā)光化合物的基因、具有抗性的 抗生素標記物或是抗化學(xué)試劑標記基因等。也可不加任何選擇性標記基因。在本發(fā)明中，所 述重組表達載體中啟動所述基因轉(zhuǎn)錄的啟動子具體為35S啟動子。
[0013] 更為具體的，含有所述轉(zhuǎn)基因擬南芥載體為pBI121，含有所述轉(zhuǎn)基因水稻重組表 達載體PCAMBIA1305。所述重組表達載體為在載體的多克隆位點處插入所述基因后得到的 重組質(zhì)粒。所述多克隆位點具體為ΚρηΙ和Small。
[0014]其中，所述中間載體具體為在PBI121載體的酶切位點ΚρηΙ和Small之間插入SEQ ID NO. 2所示DNA片段后得到的重組質(zhì)粒。所述pCAMBIA1305載體具體為在所述中間載體的 ΚρηΙ和Small之間插入SEQ ID N0.2所示DNA片段后得到的重組質(zhì)粒。
[0015]另外，所述小麥蛋白TaMYB7A的編碼基因可先進行如下修飾，再導(dǎo)入受體植物中， 以達到更好的表達效果： 1)根據(jù)實際需要進行修飾和優(yōu)化，以使基因高效表達;例如，可根據(jù)受體植物所偏愛 的密碼子，在保持本發(fā)明所述小麥蛋白TaMYBIS編碼基因的氨基酸序列的同時改變其密碼 子以符合植物偏愛性;優(yōu)化過程中，最好能使優(yōu)化后的編碼序列中保持一定的GC含量，以最 好地實現(xiàn)植物中導(dǎo)入基因的高水平表達，其中GC含量可為35%、多于45%、多于50%或多于 約 60 %; 2) 修飾鄰近起始甲硫氨酸的基因序列，以使翻譯有效起始;例如，利用在植物中已知 的有效的序列進彳丁修飾； 3) 與各種植物表達的啟動子連接，以利于其在植物中的表達;所述啟動子可包括組成 型、誘導(dǎo)型、時序調(diào)節(jié)、發(fā)育調(diào)節(jié)、化學(xué)調(diào)節(jié)、組織優(yōu)選和組織特異性啟動子；啟動子的選擇 將隨著表達時間和空間需要而變化，而且也取決于靶物種；例如組織或器官的特異性表達 啟動子，根據(jù)需要受體在發(fā)育的什么時期而定； 5)引入增強子序列，如內(nèi)含子序列（例如來源于Adhl和bronzel)和病毒前導(dǎo)序列 (例如來源于TMV、MCMV和AMV)。
[0016] 所述表達盒是由能夠啟動所述基因表達的啟動子、所述基因以及轉(zhuǎn)錄終止序列組 成。
[0017] 上述修飾過程還包括從導(dǎo)入SEQ ID No. 2所示的TaMYB7A蛋白的編碼基因的植株 中篩選表達所述編碼基因的植株，得到所述轉(zhuǎn)基因植物的步驟。
[0018] 另外，所述轉(zhuǎn)基因植物理解為不僅包含將所述基因轉(zhuǎn)化受體植物得到的第一代轉(zhuǎn) 基因植物，也包括其子代。對于轉(zhuǎn)基因植物，可以在該物種中繁殖該基因，也可用常規(guī)育種 技術(shù)將該基因轉(zhuǎn)移進入相同物種的其它品種，特別包括商業(yè)品種中。所述轉(zhuǎn)基因植物包括 種子、愈傷組織、完整植株和細胞。
[0019] 本發(fā)明提供了所述蛋白、所述基因、所述重組載體、表達盒、轉(zhuǎn)基因細胞系或重組 菌在提高作物產(chǎn)量中的應(yīng)用。
[0020] 優(yōu)選地，所述應(yīng)用為通過表達小麥蛋白TaMYB7A編碼基因，從而使作物生長勢提 高，產(chǎn)量相關(guān)性狀也得到改善。上述調(diào)控作物的產(chǎn)量性狀具體體現(xiàn)在:在所述作物體內(nèi)，若 所述基因的表達量越高，則所述植物的產(chǎn)量性狀越好。
[0021 ] 所述基因具體可通過上述任一所述重組表達載體導(dǎo)入所述受體植物中，得到所述 轉(zhuǎn)基因植物。具體可通過使用Ti質(zhì)粒、Ri質(zhì)粒、植物病毒載體、直接DNA轉(zhuǎn)化、顯微注射、電 導(dǎo)、農(nóng)桿菌介導(dǎo)、基因槍等常規(guī)生物學(xué)方法將所述重組表達載體轉(zhuǎn)化植物細胞或組織，并將 轉(zhuǎn)化的植物組織培育成植株。
[0022] 在上述應(yīng)用或方法中，小麥蛋白TaMYB7A編碼基因可用于提高作物產(chǎn)量性狀，所述 性狀為如下中的至少一種:植物生長勢、穗粒數(shù)、穗長、果莢長度和果莢數(shù)量等產(chǎn)量性狀。
[0023] 在上述應(yīng)用或方法中，所述作物可為單子葉植物，也可為雙子葉植物。如:水稻、小 麥、煙草或擬南芥等。具體實施時，所述植物為擬南芥和水稻，具體分別為擬南芥哥倫比亞〇 型(Cl〇-〇)和日本晴。
[0024] 本發(fā)明所提供的小麥蛋白Ta