[发明专利]花生GA20-氧化酶蛋白及其编码基因AhGA20ox1与应用

说明书

技术领域

本发明涉及花生GA20-氧化酶蛋白及其编码基因AhGA20ox1与应用，属于分子生物学技术领域。

背景技术

赤霉素（gibberellins，简称GAs）属于四环二萜类化合物，是一种植物激素，至今已发现130余种（参见Israelsson et al.Plant Physiol,135(1)221-30,2004）。赤霉素具有促进种子萌发、促进茎的伸长和叶的生长、诱导开花及种子和果实生长等多种生理功能，其对生长发育过程的调节是植物生存和作物生产必不可少的。

二十世纪七十年代，育种家培育出植株矮化和抗倒伏的作物新品种，此品种的茎秆缩短，但是生物合成量不变，作物产量增加（参见Schwender et al.Biochem,31673-80,1996）。这些表型通常是由于赤霉素合成代谢或信号传导的相关基因突变引起的。因此，研究赤霉素生物合成途径基因的功能及其在作物改良中的应用具有重要意义。

根据赤霉素生物合成参与酶系的不同以及参与酶的细胞区隔化，将整个合成途径分为以下3个步骤：第一步发生在高等植物的原质体内；第二步发生在内质网上；第三步发生在细胞质内，在不同酶的氧化作用下转变为不同种类的GAs。赤霉素生物合成涉及多种酶的催化作用。其中，GA20-氧化酶催化生成了具有生物活性的GAs，因此，GA20-氧化酶是赤霉素生物合成途径最重要的限速酶（参见Croker et al.Plant Physiol,94(1)194-200,1990;Martin et al.Planta,200(2)159-66,1996），对GA20-氧化酶基因的克隆和功能确认，并最终应用于农作物种质创新具有重要价值。

在模式植物拟南芥和主要农作物如水稻（Oryza sativa）、小麦（Triticum aestivum）、玉米（Zea mays L.）等中进行了该基因的分离和功能鉴定（参见Spielmeyer et al.PNAS,999043-9048,2002;Appleford et al.Planta,223568-582,2006），人们对该基因也有了进一步的了解。在许多植物中该酶是由多基因家族编码的，其氨基酸序列的同源性较低，家族的不同成员之间在表达上具有组织特异性。

GA20-氧化酶基因的表达受到多种因素的调节。GA20-氧化酶基因在长日照下的转录水平高于短日照下的转录水平。当拟南芥从短日照转到长日照后，GA20-氧化酶活性增加。高温能促进GA20-氧化酶基因的表达，导致柑橘（Carrizo citrange）果实和叶片中有活性的GA1含量升高（参见Vidal et al.Planta,217(3)442-8,2003）。GA20-氧化酶是典型的受负反馈调节的酶，在赤霉素生物合成突变体内转录水平非常高，而当外加活性GA处理时，GA20ox1的转录受到显著的抑制（参见Yamaguchi et al.Plant Cell,102115-2126,1998;Thomas et al.Proc.Natl.Acad.Sci.,964698-4703,1999）。