一种调控植物籽粒含水量的方法

本发明属于生物，具体涉及一种调控植物籽粒含水量的方法。

背景技术：

1、随着劳动力成本日益上升，实现玉米生产全程机械化是现代农业生产的必由之路。然而，目前我国玉米全程机械化并不充分，一体化高效低成本的籽粒机收仅占全部收获方式的5％。收获期籽粒含水量过高是玉米籽粒机收的一个严重限制因子。我国生产上一些主栽品种收获期籽粒含水量在30-40％，而机收生产中籽粒安全含水量为27％。降低籽粒含水量已成为全国乃至世界玉米育种上关注的重要目标。因此，挖掘玉米籽粒含水量基因，结合分子标记辅助选育和基因编辑技术改良现有玉米品种，是加快实现玉米生产全程机械化的重要手段。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供调控玉米籽粒含水量的基因。所要解决的技术问题不限于所描述的技术主题，本领域技术人员通过以下描述可以清楚地理解本文未提及的其它技术主题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了调控玉米籽粒含水量基因zmninja6的用途，该基因编码一个ninja家族蛋白。

4、基于此，本发明提供了一种调控植物籽粒含水量的方法，所述方法包括通过调控蛋白质的编码基因的表达或调控所述蛋白质的活性或含量，来调控植物籽粒的含水量；所述蛋白质为下述任一种：

5、a1)氨基酸序列是seq id no.1的蛋白质；

6、a2)将a1)所示的氨基酸序列经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与其所示的蛋白质具有80％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质；

7、a3)在a1)或a2)所示的氨基酸的n端和/或c端连接标签得到的具有相同功能的融合蛋白质。

8、所述标签蛋白包括但不限于：gst(谷胱甘肽巯基转移酶)标签蛋白、his6标签蛋白(his-tag)、mbp(麦芽糖结合蛋白)标签蛋白、flag标签蛋白、sumo标签蛋白、ha标签蛋白、myc标签蛋白、egfp(增强型绿色荧光蛋白)、ecfp(增强型青色荧光蛋白)、eyfp(增强型黄绿色荧光蛋白)、mcherry(单体红色荧光蛋白)或avitag标签蛋白。

9、本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化或点突变的方法，对本发明的编码蛋白质pbb2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蛋白质pbb2的核苷酸序列75％或75％以上同一性的核苷酸，只要编码蛋白质pbb2且具有蛋白质pbb2功能，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。

10、上述75％或75％以上同一性，可为80％、85％、90％或95％以上的同一性。

11、本文中，同一性是指氨基酸序列或核苷酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站点测定氨基酸序列的同一性，如ncbi主页网站的blast网页。例如，可在高级blast2.1中，通过使用blastp作为程序，将expect值设置为10，将所有filter设置为off，使用blosum62作为matrix，将gap existence cost，per residue gap cost和lambda ratio分别设置为11，1和0.85(缺省值)并进行检索以对氨基酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同一性的值(％)。

12、本文中，所述80％以上的同一性可为至少80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％的同一性。

13、本文中，调控所述蛋白质活性和/或含量的物质可为调控基因表达的物质，所述基因编码所述蛋白质。所述调控基因表达的物质可为进行如下6种调控中至少一种调控的物质：1)在所述基因转录水平上进行的调控；2)在所述基因转录后进行的调控(也就是对所述基因的初级转录物的剪接或加工进行的调控)；3)对所述基因的rna转运进行的调控(也就是对所述基因的mrna由细胞核向细胞质转运进行的调控)；4)对所述基因的翻译进行的调控；5)对所述基因的mrna降解进行的调控；6)对所述基因的翻译后的调控(也就是对所述基因翻译的蛋白质的活性进行调控)。

14、上述方法中，所述调控为上调或增强或提高前述蛋白质的编码基因表达或所述蛋白质含量或活性，或为降低或下调或抑制前述蛋白质的编码基因表达或所述蛋白质含量或活性。

15、本发明还提供了一种降低植物籽粒含水量的方法，所述方法包括通过降低或下调或抑制前述蛋白质的编码基因的表达或增加前述蛋白质的活性或/和含量，来降低植物籽粒的含水量。

16、上述方法中，所述物质为下述任意一种：

17、b1)、抑制或降低或下调所述蛋白质的编码基因的表达的rna分子或抑制或降低或下调所述蛋白质的活性或含量的rna分子；

18、b2)、表达b1)所述rna分子的编码基因；

19、b3)、含有b2)所述基因的表达盒；

20、b4)、含有b2)所述基因的重组载体、或含有b3)所述表达盒的重组载体；

21、b5)、含有b2)所述基因的重组微生物、或含有b3)所述表达盒的重组微生物、或含有b4)所述重组载体的重组微生物。

22、本发明还提供了一种增加植物籽粒含水量的方法，所述方法包括通过增加前述蛋白质的编码基因的表达或增加所述前述蛋白质的活性或含量，来调控植物籽粒的含水量。

23、上述方法中，所述物质为下述任意一种：

24、c1)、编前述蛋白质的核酸分子；

25、c2)、含有c1)所述核酸分子的表达盒；

26、c3)、含有c1)所述核酸分子的重组载体、或含有c2)所述表达盒的重组载体；

27、c4)、含有c1)所述核酸分子的重组微生物、或含有c2)所述表达盒的重组微生物、或含有c3)所述重组载体的重组微生物；

28、c5)、含有c1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有c2)所述表达盒的转基因植物细胞系；

29、c6)、含有c1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有c2)所述表达盒的转基因植物组织；

30、c7)、含有c1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有c2)所述表达盒的转基因植物器官。

31、上述方法中，所述植物为下述任一种：

32、m1)双子叶植物或单子叶植物；

33、m2)禾本目植物；

34、m3)禾本科植物；

35、m4)玉蜀黍属植物；

36、m5)玉米。

37、本发明还提供了前述的蛋白质或调控所述蛋白质的编码基因表达的物质或调控蛋白质活性和/或含量的物质在下述任一种中的应用，

38、d1)调控植物籽粒的含水量；

39、d2)制备调控植物籽粒的含水量的产品；

40、d3)培育籽粒的含水量降低的植物；

41、d4)制备培育籽粒的含水量降低的植物的产品；

42、d5)培育籽粒的含水量增加的植物；

43、d6)制备培育籽粒的含水量增加的植物的产品；

44、d7)植物育种。

45、上述应用中，所述调控为上调或增强或提高前述蛋白质的编码基因表达或所述蛋白质含量或活性。

46、所述物质为下述任一种：

47、b1)、抑制或降低或下调所述蛋白质的编码基因的表达的rna分子或抑制或降低或下调所述蛋白质的活性或含量的rna分子；

48、b2)、表达b1)所述rna分子的编码基因；

49、b3)、含有b2)所述基因的表达盒；

50、b4)、含有b2)所述基因的重组载体、或含有b3)所述表达盒的重组载体；

51、b5)、含有b2)所述基因的重组微生物、或含有b3)所述表达盒的重组微生物、或含有b4)所述重组载体的重组微生物；

52、b6)、含有b2)所述基因的转基因植物细胞系、或含有b3)所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有b4)所述重组载体的转基因植物细胞系；

53、b7)、含有b2)所述基因的转基因植物组织、或含有b3)所述表达盒的转基因植物组织、或含有b4)所述重组载体的转基因植物组织；

54、b8)、含有b2)所述基因的转基因植物器官、或含有b3)所述表达盒的转基因植物器官、或含有b4)所述重组载体的转基因植物器官；

55、b9)、编码前述蛋白质的核酸分子；

56、b10)、含有b9)所述核酸分子的表达盒；

57、b11)、含有b9)所述核酸分子的重组载体、或含有b10)所述表达盒的重组载体；

58、b12)、含有b9)所述核酸分子的重组微生物、或含有b10)所述表达盒的重组微生物、或含有b3)所述重组载体的重组微生物；

59、b13)、含有b9)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有b10)所述表达盒的转基因植物细胞系；

60、b14)、含有b9)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有b10)所述表达盒的转基因植物组织；

61、b15)、含有b9)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有b10)所述表达盒的转基因植物器官。

62、上述b1)所述rna分子靶向于前述蛋白质的基因；所述rna分子为sgrna，靶向于seqid no.2的第320到338位碱基(也即玉米基因组上核苷酸序列是seq idno.3的第1490到1508位碱基)。

63、上述b9)所述核酸分子为编码序列是seq id no.2的cdna分子或dna分子。

64、上述物质中，b3)所述的含有核酸分子的表达盒，是指能够在宿主细胞中表达上文所述蛋白质的dna。所述表达盒还可包括表达上述任意一种蛋白的核酸分子所必需的所有调控序列的单链或双链核酸分子。所述调控序列在其相容条件下能指导编码序列在合适的宿主细胞中表达上述任一种蛋白质。所述调控序列包括，但不限于，前导序列、多聚腺苷酸化序列、前肽序列、启动子、信号序列和转录终止子。最低限度，调控序列要包括启动子以及转录和翻译的终止信号。为了导入载体的特定限制性酶位点以便将调控序列与编码蛋白质的核酸序列的编码区进行连接，可以提供带接头的调控序列。调控序列可以是合适的启动子序列，即可被表达核酸序列的宿主细胞识别的核酸序列。启动子序列含有介导蛋白质表达的转录调控序列。启动子可以是在所选宿主细胞中有转录活性的任何核酸序列，包括突变的、截短的和杂合的启动子，可以得自编码与宿主细胞同源或异源的胞外或胞内蛋白质的基因。调控序列还可以是合适的转录终止序列，即能被宿主细胞识别从而终止转录的一段序列。终止序列可操作连接在编码蛋白质的核酸序列的3’末端。在所选宿主细胞中可发挥功能的任何终止子都可以用于本发明。调控序列还可以是合适的前导序列，即对宿主细胞的翻译十分重要的mrna非翻译区。前导序列可操作连接于编码蛋白质的核酸序列的5’末端。在所选宿主细胞中可发挥功能的任何前导序列均可用于本发明。调控序列还可以是信号肽编码区，该区编码一段连在蛋白质氨基端的氨基酸序列，能引导编码蛋白质进入细胞分泌途径。能引导表达后的蛋白质进入所用宿主细胞的分泌途径的信号肽编码区都可以用于本发明。添加能根据宿主细胞的生长情况来调节蛋白质表达的调控序列可能也是需要的。调控序列的例子是那些能对化学或物理刺激物(包括在有调控化合物的情况下)作出反应，从而开放或关闭基因表达的系统。调控序列的其他例子是那些能使基因扩增的调控序列。

65、上述应用中，所述植物为如下任一种：

66、m1)双子叶植物或单子叶植物；

67、m2)禾本目植物；

68、m3)禾本科植物；

69、m4)玉蜀黍属植物；

70、m5)玉米。

71、前述蛋白质或前述的物质也属于本发明保护的范围。

72、本发明的优点在于，本发明鉴定到一个籽粒含水量基因zmninja6，通过转基因过表达实验和基因编辑敲除实验证明了该基因正向调控玉米籽粒含水量。通过培育籽粒含量降低的玉米，有利于在玉米生产过程中实现全程机械化。