调控大豆籽粒大小的基因的克隆及应用

本发明属于生物，具体涉及调控大豆籽粒大小的基因的克隆及应用，更具体涉及调控大豆粒重的基因的克隆及应用。

背景技术：

1、大豆(glycine max[l].merr.)是世界上重要的油料作物和经济作物之一，也是人类优质蛋白和饲料蛋白的主要来源。大豆原产我国，但是我国大豆供需矛盾严重，目前85％以上消费依赖进口。究其主要原因在于我国大豆单产低，因此提高我国大豆单产刻不容缓。

2、大豆产量在很大程度上取决于粒重即籽粒大小(包括粒长、粒宽和粒厚)。然而，到目前为止关于调控大豆种子大小的基因克隆仍然较为有限，其在大豆种质资源变异中的遗传基础和具体的调控机制并不清楚。因此，深入挖掘调控大豆种子大小的分子遗传机制对提高大豆产量具有重要的意义。

技术实现思路

1、为进一步改善提高大豆的产量和品质，本发明的目的是提供一种大豆粒重相关蛋白及其编码基因和应用，为后续分子辅助育种和分子设计育种提供理论基础和基因资源。

2、其中，在本发明的具体实施方案中，大豆粒重相关gmeny2基因的cdna序列如seqid no:1所示，在本发明的具体实施方案中，所述gmeny2基因的氨基酸序列如seq id no:2所示。在本发明的具体实施方案中，所述gmeny2基因的基因组dna(gdna)序列如seq id no:3所示。

3、本发明中，可用现有的植物表达载体构建含有目的基因的重组载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。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、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。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。所述植物表达载体中还可以包含增强子，以增加插入的核苷酸片段的表达。

4、为实现上述目的，本发明还提供一种获得转基因大豆的方法，其是将前述核酸或包含前述基因的载体或宿主细胞导入目的大豆中，得到与所述目的大豆相比表现为籽粒增大的转基因大豆。

5、其中，导入目的大豆的方法可通过使用ti质粒、ri质粒、植物病毒载体、直接dna转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的大豆细胞或组织培育成植株。

6、为实现上述目的，本发明还提供一种如前所述的蛋白质或如前所述的核酸或包含前述基因的载体或宿主细胞在大豆基因工程中的应用。

7、其中，所述大豆基因工程优选为以提高大豆产量为目的的大豆基因工程。

8、本发明提供的大豆粒重相关蛋白及其编码核酸在调控大豆粒重方面的功能均为申请人的首次发现，且经过转基因植株和野生型植株的表型分析验证说明表达本发明的大豆粒重相关蛋白能够使大豆转基因植株粒重增加。本发明对于大豆高产育种及其相关应用研究将具有重大理论和应用价值。

9、具体来说，本发明提供以下技术方案：

10、一方面，本发明提供分离的调控大豆粒重的基因，所述基因的编码区序列如seqid no:1所示或其同源序列。

11、在一些实施方案中，所述基因的基因组序列(gdna)如seq id no:3所示或其同源序列。

12、另一方面，本发明提供调控大豆粒重的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列如seqid no:2所示或其同源序列。

13、另一方面，本发明提供表达载体，所述表达载体包含如上所述的基因或编码如上所述的蛋白质的核苷酸序列。

14、在一些实施方案中，所述表达载体具有抗生素标记或抗化学试剂标记。

15、在一些实施方案中，所述抗生素标记选自氨苄青霉素、氯霉素、卡那霉素、新霉素、利福平、壮观霉素、潮霉素、链霉素和四环素，所述抗化学试剂标记例如抗除草剂标记。

16、另一方面，本发明提供宿主细胞，其包含如上所述的表达载体。

17、另一方面，本发明提供培育产量提高的大豆的方法，其包括将如上所述的基因或编码如上所述的蛋白质的核苷酸序列或如上所述的表达载体或宿主细胞转化到大豆植物细胞或组织中并培育，获得产量提高的大豆植株。

18、在一些实施方案中，所述载体为植物表达载体，包括双元农杆菌载体和/或可用于植物微弹轰击的载体。

19、在一些实施方案中，所述宿主细胞选自大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。

20、在一些实施方案中，所述农杆菌选自eha105、eha101和gv3101

21、另一方面，本发明提供如上所述的基因或编码如上所述的蛋白质的核苷酸序列或如上所述的表达载体或宿主细胞在培育产量提高的大豆中的用途。

22、在一些实施方案中，所述产量提高表现为粒宽增加、粒长增加、粒厚增加、籽粒变大、百粒重增加和/或单株产量增加。

23、另一方面，本发明提供培育产量提高的转基因植物的方法，其包括将如上所述的基因或编码如上所述的蛋白质的核苷酸序列或如上所述的表达载体或宿主细胞引入到目的植物细胞或组织中得到转基因植物，与所述目的植物相比，所述转基因植物的产量提高，所述植物为豆科植物，优选大豆。

技术特征：

1.分离的调控大豆粒重的基因，其特征在于，所述基因的编码区序列如seq id no:1所示或其同源序列。

2.根据权利要求1所述的基因，其特征在于，所述基因的基因组序列如seq id no:3所示或其同源序列。

3.调控大豆粒重的蛋白质，其特征在于，所述蛋白质的氨基酸序列如seq id no:2所示或其同源序列。

4.表达载体，其特征在于，所述表达载体包含根据权利要求1或2所述的基因或编码根据权利要求3所述的蛋白质的核苷酸序列。

5.根据权利要求5所述的表达载体，其特征在于，所述表达载体具有抗生素标记或抗化学试剂标记，任选地所述抗生素标记选自氨苄青霉素、氯霉素、卡那霉素、新霉素、利福平、壮观霉素、潮霉素、链霉素和四环素，所述抗化学试剂标记例如抗除草剂标记。

6.根据权利要求4或5所述的表达载体，其特征在于，所述载体为植物表达载体，包括双元农杆菌载体和/或可用于植物微弹轰击的载体。

7.宿主细胞，其特征在于，所述宿主细胞包含根据权利要求4-5中任一项所述的表达载体。

8.根据权利要求7所述的宿主细胞，其特征在于，所述宿主细胞选自大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞，任选地，所述农杆菌选自eha105、eha101和gv3101。

9.培育产量提高的大豆的方法，其包括将根据权利要求4-6中任一项所述的表达载体或权利要求7或8所述的宿主细胞转化到大豆植物细胞或组织中并培育，获得产量提高的大豆植株，任选地，所述产量提高表现为粒宽增加、粒长增加、粒厚增加、百粒重增加和/或单株产量增加。

10.根据权利要求1或2所述的基因或编码根据权利要求3所述的蛋白质的核苷酸序列或根据权利要求4-6中任一项所述的表达载体或根据权利要求7或8所述的宿主细胞在培育产量提高的大豆中的用途，任选地，所述产量提高表现为粒宽增加、粒长增加、粒厚增加、籽粒变大、百粒重增加和/或单株产量增加。

技术总结本发明提供一种大豆粒重相关蛋白及其编码基因和应用，所述基因的编码区序列如SEQ ID NO:1所示或其同源序列。本发明还提供了培育产量提高的大豆的方法，其包括将GmENY2基因或包含GmENY2基因的载体或宿主细胞转化到大豆植物细胞或组织中并培育，获得产量提高的大豆植株。同时，本发明公开了GmENY2基因或包含GmENY2基因的载体或宿主细胞在培育产量提高的大豆中的用途。本发明对于大豆育种及其相关应用研究将具有重大理论和应用价值。技术研发人员：田志喜,梁闪,段宗彪,刘书林,周国安,张敏受保护的技术使用者：中国科学院遗传与发育生物学研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/17