[发明专利]一种用于改良种子大小和品质的基因的获得方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于改良种子大小和品质的基因的获得方法和应用。本发明发现了能够改良种子大小和品质的基因MEE45和BnaC04g36220D。本发明用包含上述基因的全长片段的DNA序列构建过表达载体，然后将MEE45基因过表达载体导入农杆菌菌株，并用农杆菌介导法侵染拟南芥花序，建立了转基因拟南芥株系。发明人进一步培育后将转基因株系与野生型植株进行比较，发现利用该基因所得的转基因株系具有叶器官变大、种子变大、千粒重增加和油脂含量增高等表型。将该基因过量表达应用于生产、改良种子的大小、千粒重和油脂含量等重要农艺性状，用于提高作物的产量和品质，具有重要的经济价值和社会效益。

技术领域

本发明涉及植物基因工程和细胞生物学技术领域，具体涉及一种用于改良种子大小和品质的基因的获得方法和应用。

背景技术

植物的种子大小是标志产量最重要的特征之一(Alonso-Blanco C et al,PNAS，1999，96：4710-4717；Moles AT et al，PNAS，2005，102:10540-10544)。被子植物中，种子通常包括胚、胚乳和种皮，它们分别由受精卵、已受精的中央细胞和珠被发育而来。近十几年来，尽管人们在理解控制种子大小的分子机制方面取得一定进展，但发现的调控种子大小的关键基因并不多。未来的主要挑战是进一步挖掘调控种子大小的关键基因，并建立完善的分子调控网络，为使用现代生物技术(基因组学相关研究，基因编辑，蛋白组学，代谢组学和数学模型建立等)改良作物提供重要的基因资源。

拟南芥是一种十字花科植物，广泛应用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究，已成为一种典型的模式植物。MEE45(MATERNAL EFFECT EMBRYO ARREST 45)，是拟南芥中含有四个B3-domain的转录因子。现有技术中有对该基因家族其他成员的研究，但是其主要侧重于该类基因在植物体细胞胚胎的发生的研究。然而，MEE45与改良种子大小和品质有关的功能分析尚未见报道。

发明内容

针对上述现有技术，本发明经长期研究和探索，发现了能够改良种子大小和品质的基因MEE45和BnaC04g36220D。本发明用包含上述基因的全长片段的DNA序列构建过表达载体，然后将MEE45基因过表达载体导入农杆菌菌株，并用农杆菌介导法侵染拟南芥花序，建立了转基因拟南芥株系。发明人进一步培育后将转基因株系与野生型植株进行比较，发现利用该基因所得的转基因株系具有叶器官变大、种子变大、千粒重增加和油脂含量增高等表型。将该基因过量表达应用于生产、改良种子的大小、千粒重和油脂含量等重要农艺性状，用于提高作物的产量和品质，具有重要的经济价值和社会效益。

基于上述基因，本发明的第一方面，提供用于改良种子大小和品质的基因，是如下1)-4)中任一所述的基因：

1)其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；

2)其核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示；

3)由SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白的编码基因；

4)由SEQ ID NO.4所示的氨基酸序列组成的蛋白的编码基因。

本发明的第二方面，提供携带上述基因的重组表达载体、转基因细胞系或基因工程菌。

其中，携带MEE45基因的重组表达载体如图1所示；携带BnaC04g36220D基因的重组表达载体如图2所示。

携带上述基因的重组表达载体、转基因细胞系或基因工程菌在改良种子大小和品质中的应用也是本发明的保护范围。

上述应用中，所述改良种子大小和品质包括：叶器官变大、种子变大、千粒重变大和油脂含量增高。

本发明的第三方面，提供如下a)-f)中任一项所述的DNA片段在改良种子大小和品质中的应用；

a)SEQ ID NO.1所示的DNA片段；