[发明专利]一种编码千金子高蛋氨酸蛋白的基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种千金子植物中编码高蛋氨酸蛋白的基因，属于分子生物学技术领域。

背景技术

硫是仅次于氮、磷、钾的植物必需的第4大营养元素，缺硫时蛋白质合成受阻，导致非蛋白氮累积，不仅影响作物生长，而且降低农产品品质；植物含硫量为0.1％～0.5％，其变幅明显受植物种类、品种、器官和生育期的影响。十字花科植物需硫最多，豆科、百合科植物次之，禾本科植物较少(陆景陵，1994)。含硫氨基酸如甲硫氨酸(也称为蛋氨酸，methionine，Met)、胱氨酸、半胱氨酸(cysteine，Cys)等是合成蛋白质的重要氨基酸；蛋白质中含硫氨基酸的含量与种子萌发、生长和作物品质均有密切关系。其中，Met作为人体和单瘤胃动物的必需氨基酸之一，在水稻、小麦、大麦、养麦，尤其是豆类和花生等主要的粮食作物和经济作物中含量极低，是主要的限制性氨基酸，因此提高这些作物的Met含量显得尤为重要(赵文明，1995；MüntzK，1998)。

随着现代生物技术的发展，通过扩大筛选获得更多高含硫氨基酸的目的基因，利用蛋白质组学的方法揭示高Met种子贮藏蛋白新的功能(王文军等，2005)，结合植物基因工程的手段改良作物品质、调节种子生长发育等将更具实际意义(HaftBK，2005)。

目前国际上已经分离出来可供用来提高作物Met含量的高Met植物种子贮藏蛋白基因为数不多，其主要来源是玉米(AltenbachSB，1990)和水稻(Masum-uraT，1989)，此外还有少部分来自巴西栗(SaalbachI，1994)、花生(BashaSM，1994)等，我国尤其落后，因而充分利用我国丰富的种质资源，合理与有效的发掘和利用植物资源，分离提取有价值的高Met植物种子贮藏蛋白基因是以提高作物Met含量为目的品质改良基因工程领域迫切需要的基础性工作，也将为高Met植物种子贮藏蛋白的研究开辟新的领域。

发明内容

本发明提供一种编码高蛋氨酸蛋白的千金子基因QJZ-HM及其编码高蛋氨酸蛋白的应用；该基因能提高高蛋氨酸蛋白的表达，尤其是能够提高植物中蛋氨酸的含量。

本发明通过设计出引物，以千金子DNA为模板，PCR扩增得到该基因全长序列，经T载体克隆并测序，再转入大豆进行强表达，表明这是一条编码高蛋氨酸蛋白的基因。该基因编码区为405bp，编码135个氨基酸，其中含有13个蛋氨酸，并且在该蛋白中蛋氨酸的摩尔百分含量达到9.62％。

因此，本发明第一个目的是提供一种编码高蛋氨酸蛋白的千金子基因QJZ-HM，其属于新的编码高蛋氨酸蛋白基因，具有或选自SEQIDNO:1的序列。或与SEQIDNo:1限定的核苷酸序列具有90％以上同源性的核苷酸序列；在高严谨条件下可与SEQIDNo:1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。

本发明第二个目的是提供所述基因所编码的功能蛋白，其具有或选自SEQIDNO:2的蛋白序列，或具有或选自SEQIDNO:1的基因序列所编码的蛋白序列。或与SEQIDNo:2的氨基酸残基序列经过一至十二个氨基酸残基的取代或缺失或添加且对植物的生长发育具有调控作用的蛋白质。

本发明第三个目的是提供所述基因或功能蛋白，在调控千金子高蛋氨酸蛋白表达中的用途；利用该基因，开发更高效、无毒的千金子来源的具有高蛋氨酸蛋白的功能型食用蛋白乃至保健品。

在具体实施方案中QJZ-HM基因及其调控元件的表达载体。

在具体实施方案中QJZ-HM基因及其调控元件的转基因细胞系。

在具体实施方案中QJZ-HM基因及其调控元件的工程菌。

在具体实施方案中QJZ-HM基因及其调控元件中任一片段的引物对。

在具体实施方案中QJZ-HM基因及其调控元件中在植物生长发育中的应用。

在具体实施方案中QJZ-HM基因及其蛋白可应用于植物包括单子叶植物和双子叶植物。

附图说明

图1为PCR基因扩增结果(1为千金子PCR扩增产物，M为DNAMarker)。

图2为酶切结果(1为提取的重组质粒，2为重组质粒酶切产物，M为DNAMarker)。

图3pCAMBIA1390重组质粒中连接示意图(L.JaponicusUbiquitinpromoterpCAMBIA1390)，其中QJZ-HM为千金子高蛋氨酸基因。

技术效果