[发明专利]调节植物种子淀粉理化性状的转录因子

说明书

技术领域

本发明属于植物学和生物技术领域；更具体地，本发明涉及调节植物种子淀粉理化性状的转录因子。

背景技术

淀粉作为植物种子胚乳的主要组成成分，其含量和品质直接影响着水稻种子的品质。因此，研究淀粉合成的调控对于提高种子的品质具有重要意义。对于淀粉代谢过程，以往主要集中在淀粉合成基因本身的研究上，对淀粉代谢的调控研究目前还较少，已有报道表明，淀粉合酶GBSSII基因的表达受到生物节律的调节；蔗糖和ABA协同作用能够促进ADP葡萄糖焦磷酸化酶ADPGL3基因的表达，从而增加淀粉含量。

水稻是世界上最主要的粮食作物之一，全球二分之一的人口以稻米为主食。培育更优口感的栽培稻现在变为稻米消费者和育种学家的首要考虑。淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，淀粉的组成和结构是影响稻米产量品质的重要因素。水稻基因组中预测有27个基因编码淀粉合成酶类，这些基因分别表达在水稻叶片中或种子中。其中，14个预测的基因，包括AGP (OsAGPL3，OsAGPS2b，OsAGPL2)，GBSS(OsGBSSI)，SS(OsSSI，OsSSIIa，OsSSIIIa，OsSSIVb)，SBE(OsBEI，OsBEIIb)，DBE(OsISA2，OsISA1，OsP UL)和Pho1(OsPHOL)，主要表达在未成熟种子中并在开花后7天达到表达高峰(Dian et al.2005；Hirose and Terao 2004；Ohdan et al.2005)。这14个基因所编码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-葡萄糖转化为ADP-葡萄糖，后者是合成淀粉的直接原料。GBSSI/Wx在直链淀粉合成中起到关键作用，而其他酶参与支链淀粉合成(Tian et al.2009)。这些基因具有相似的表达特征，可见在水稻种子发育过程中有一个协同调控机制控制这些基因在特异的时期和部位表达。

某些蛋白参与调控淀粉合成酶类基因的表达已有报道。OsBP-5和OsBP-89形成异源二聚体调控水稻Wx基因的转录并且在OsBP5 RNAi植株中，成熟种子的直链淀粉含量减少(Zhu et al.2003)。FLOURY ENDOSPERM2(FLO2)编码一个功能未知的蛋白调控水稻籽粒大小和淀粉品质，在flo2突变体中淀粉合成酶类基因和编码储藏蛋白合成基因表达下调(She et al.2010)。RSR1是一个AP2/EREBP家族转录因子负调控种子特异淀粉合成酶类基因的表达，RSR1的缺陷可以增强种子中淀粉合成酶类基因的表达(Fu and Xue 2010)。

因此，本领域有必要进一步研究与调节植物种子淀粉合成代谢以及淀粉理化性状相关的基因或转录因子。

发明内容

本发明的目的在于提供调节植物种子淀粉合成以及淀粉理化性状的转录因子。

在本发明的第一方面，提供一种调节禾本科植物种子淀粉理化性状的方法，包括：调节禾本科植物中OsbZIP58蛋白或其同源蛋白的表达，从而改变OsbZIP58蛋白或其同源蛋白与SBE1基因启动子和/或Wx(GBSSI)基因启动子的结合，调节禾本科植物种子淀粉理化性状。

在一个优选例中，所述的禾本科植物是水稻。

在另一优选例中，包括：抑制禾本科植物中OsbZIP58蛋白或其同源蛋白的表达，减少OsbZIP58蛋白或其同源蛋白与SBE1基因启动子和/或Wx基因启动子的结合，从而降低禾本科植物种子重量、促进支链淀粉链长分布在DP9-15、DP38-50、降低淀粉糊化起始温度、升高淀粉糊化终止温度或减少禾本科植物种子的表观直链淀粉含量。

在另一优选例中，所述的OsbZIP58蛋白或其同源蛋白结合SBE1基因启动子C53片段(从Os06g0726400转录起始位点开始计算-116～-42，)和Wx基因启动子Ha-2片段(从Os06g0133000转录起始位点开始计算-1651～-1399)。

在另一优选例中，所述的OsbZIP58蛋白是：

(a)具有SEQ ID NO：2所示氨基酸序列的蛋白；

(b)将SEQ ID NO：2所示氨基酸序列经过一个或多个(如1-30个；较佳地1-20个；更佳地1-10个；更佳地1-5个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)限定的蛋白功能的蛋白；