[发明专利]一种玉米开花调控蛋白、编码基因及应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，更具体的说，涉及一种与玉米开花性相关的 调控蛋白、编码基因及应用。

背景技术

植物开花不仅影响着植物能否正常的繁衍后代，而且直接关系到农作物 的产量。已有研究表明，开花素通过运输系统到达顶端分生组织，激活其他 基因的表达，最终促使植物开花。作物开花转换时间决定了不同品种的作物 在不同区域的适应能力和产量。因此，对作物开花调控基因的克隆和鉴定对 农业生产具有重要的理论意义和应用前景。

各种植物在经过足够的营养生长后就会在合适的环境下从营养生长转变 到生殖生长。种子植物复杂而精确的调控网络确保植株在最适条件下开花， 完成后代的繁殖。开花时间是由多种基因被外界特定的时空环境诱导表达并 相互作用所后决定：首先，植物生长到一定阶段，通过叶片等部位可以感受 到外界开花诱导因子，诱导因子激活整合因子，整合因子进一步促进花分生 组织特定基因和花器官分生组织基因的表达，最后通过激活多个花器官决定 基因形成花。研究发现植物具有环境温度(ambienttemperature)、光周期途径 (photoperiod)、自主途径(autonomous)、春化途径(vernalization)、年龄(age)和 赤霉素(gibberellin)等六条开花调控途径。

在模式植物拟南芥中，开花调控途径研究的最为清楚。光周期响应因子 是CO基因，春化途径和自主途径有共同的响应因子FLC基因，年龄发育响 应因子为SPL基因，而赤霉素途径响应因子则是SOC1基因，SVP基因同时 可以响应赤霉素，自主和春化等途径。这些响应因子并不能直接与花器官决 定因子产生作用，需要一些能够传递到开花控制相关的核心因子，即开花信 号整合因子，如拟南芥中的FT基因和SOC基因。这些整合因子接受开花促 进信号或者开花抑制信号后，单独或与其他蛋白相互作用后形成多聚体，作 用于花分生组织决定基因LFY和AP1，促使这些基因的表达量上升或者下调， 这些基因也组成二聚体或者多聚体调节使花器官建成因子表达，花器官形成。

SOC1(SUPPRESSOROFOVEREXPRESSIONOFCONSTANS1)基因广 泛存在于种子(单子叶和双子叶)植物中，它属于MIKC转录因子家族。SOC1 在拟南芥的各种开花调控途径中具有重要作用，它不仅是信号通路中的响应 因子，同时还是整合这些调控路径中的信号整合因子，能够调节开花时间。

另一个转录因子AGL24是MADS转录因子家族一员，光周期途径、 GA途径、春化途径和自主途径都会影响AGL24表达，AGL24在叶片、根、 茎和花序组织中均广泛地表达，并且在这些组织中的时空表达模式与SOC1 相同。微阵列(Mircoarray)分析表明：AGL24和SOC1能够通过结合到对 方的启动子上相互提高对方的表达水平，在赤霉素开花途径中，AGL24与 SOC1通过蛋白互作方式来调控LFY的表达，表明了开花整合信号AGL24和 SOC1能互相形成正反馈回路。FT-FD蛋白与SOC1蛋白形成复合体后，在顶 端分生组织中激活了花分生组织特性基因AP1、FΜL和LFY的表达，进而在 顶芽中启动花器官的形成。在植物中，并非所有的SOC1同源基因均具有促 进开花的功能，如矮牵牛UNS(UNSHAVEN)基因与拟南芥SOC1是同源基 因，但是UNS的作用却与SOC1相反，它对花分生组织基因的表达和花器官 的建成具有负调控作用。

在花芽形成的过程中，LFY主要受SOC1调节，AP1主要受FT调控。 当花分生组织特异性基因发生突变时，植物会产生茎芽而不是花芽。SOC1可 以诱导LFY茎尖表达形成分生组织，过量表达SOC1的植株会促使LFY表达 量升高，而SOC1功能缺失性突变体则降低了LFY的表达。拟南芥染色质免 疫沉淀实验表明，SOC1蛋白是通过与AGL24结合形成聚合体后再进入细胞 核，然后直接与LFY启动子中的CArG域结合，激活LFY基因的转录来调控 相应蛋白的含量，从而促进开花。

发明内容

本发明的主要目的在于：提供一种玉米开花调控蛋白、编码基因及应用， 该调控蛋白、编码基因来源于玉米B73。

在本发明的第一方面，提供玉米开花调控蛋白，名称为ZmSOC1蛋白， 来源于玉米B73，属MADS类转录因子，是如下a)或b)的蛋白：

a)由序列表中序列9所示的氨基酸序列组成的蛋白质；