[发明专利]金属蛋白酶WS1A在调控植物叶绿体代谢中的应用

说明书

本发明公开了金属蛋白酶WS1A在调控植物叶绿体代谢中的应用。本发明WS1A蛋白质是如下a)或b)或c)或d)的蛋白质：a)氨基酸序列是序列5所示的蛋白质；b)在序列5所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将序列5所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质；d)与序列5所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。通过分析WS1A的生物学功能，揭示了其参与叶绿素代谢的途径，为深入研究叶绿素代谢的分子机制提供了新思路。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及金属蛋白酶WS1A在调控植物叶绿体代谢中的应用。

背景技术

叶绿素是绿色植物叶绿体内参与光合作用的重要色素，在光合作用的能量捕获及能量传递中起着关键的作用。由于光合作用对维持全球生态系统的稳定十分重要，叶绿素也被认为是地球上最重要的物质之一(Liu et al.2007)。深入研究叶绿素代谢的分子机制，对于全面了解光合作用的机理、促进农业的可持续发展以及加快对生物质能源的研究与利用均具有重要的意义。

对叶绿素代谢的研究一般从叶色的变化入手，这是因为叶绿素含量的变化往往导致植物叶片出现白化、黄化、淡绿、深绿等异常的表型(Kurata et al.2005)。过去几十年来，人们在植物中鉴定了大量的叶色突变体，对这些突变体的分子生物学研究已在较大程度上揭示了叶绿素代谢的分子机制。

由于叶绿素的正常代谢被破坏，很多叶色突变体曾被认为不利于植物的生长发育而在农业生产上毫无用处。不过，随着科技的进步和相关研究的深入挖掘，一些突变体逐渐表现出了较大的应用潜力。例如，棉花的芽黄突变体和水稻的白转绿突变体由于对农作物的产量和品质均无显著影响，可以作为指示杂交种纯度的有效形态标记(Duncan and Pate1967；Wu et al.2003)；硬粒小麦的持绿突变体由于延迟了叶绿素的降解而延长了光合作用的时间，从而提高了籽粒的产量(Spano et al.2003)；白茶突变体由于在阶段性返白期叶片氨基酸含量的提高和组分的变化而成为制作高档茶叶的理想原料(李素芳etal.1996)；由于突变导致的叶绿素含量相对于类胡萝卜素和花青素含量的下降，自然界中大量植物表现出了广泛的叶色变异，可以用于培育观赏植物(Keskitalo et al.2005；Matile 2000)。

然而，尽管通过对叶色突变体的研究已经鉴定了大量叶绿素代谢相关基因，初步描绘了叶绿素代谢相关的主要途径，但人们对叶绿素代谢分子机制的认识仍然存在大片空白。例如，由于突变体材料的缺乏，目前对叶绿素降解的了解还很少；当前虽然已经克隆了参与叶绿素合成的全部15种酶的编码基因，但对其转录调控的研究才刚刚开始(Tang etal.2012)。鉴于上述现状，重要实验材料的创制是进一步深入研究叶绿素代谢分子机制的主要途径。

发明内容

本发明的一个目的是提供WS1A蛋白质的新用途。

本发明提供了WS1A蛋白质在调控植物叶绿体代谢和/或发育中的应用。

本发明还提供了WS1A蛋白质在调控植物叶绿体类囊体膜的形成中的应用。

上述应用中，所述WS1A蛋白质是如下a)或b)或c)或d)的蛋白质：

a)氨基酸序列是序列5所示的蛋白质；

b)在序列5所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；

c)将序列5所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质；

d)与序列5所示的氨基酸序列具有75％或75％以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。

上述c)中的WS1A蛋白质，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。