[发明专利]控制大豆维生素B1含量的基因及其应用

说明书

本发明提供了控制大豆维生素B1含量的基因及其应用，属于基因工程技术领域。本发明的控制大豆维生素B1含量的基因GmPGL1的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示或在此序列中经取代、缺失或添加一个或几个核苷酸且编码具有相同功能蛋白的序列。本发明发现GmPGL1基因参与调控大豆的维生素B1含量、叶绿体的发育及氨基酸代谢，糖酵解和戊糖磷酸途径。GmPGL1基因在植物育种和种质资源改良方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于植物分子生物学和基因工程技术领域，具体涉及一种大豆GmPGL1基因以及该基因参与调控大豆的维生素B1含量调控、叶绿体发育、氨基酸代谢、糖酵解和戊糖磷酸途径中的应用。

背景技术

维生素B1对人和动植物的生长发育非常重要，植物可以通过自身合成维生素B1，但人和动物必须从食物中获得维生素B1。维生素B1广泛存在于水果，蔬菜，坚果，海鲜，谷类和豆类中。人体缺乏维生素B1就会产生各种疾病，如：神经性炎症，水肿，脚气病等。目前在发展中国家和不发达国家，人体中维生素B1缺乏非常普遍。有效提高食物中维生素B1的含量对解决人体维生素B1缺乏的症状迫在眉睫。大豆作为世界上广泛食用的粮油作物之一，培育高含量维生素B1的大豆新品种对维生素B1缺乏人群膳食营养的改善有重要意义。目前关于大豆GmPGL1基因的研究尚未报道，并且在大豆中关于其他调控维生素B1含量的基因也没有研究。在拟南芥，水稻中报道过PGL1基因，但是根据PGL1基因亚细胞定位的器官不同，功能也不同。

维生素B1在植物中主要有二种存在形式，分别为硫胺素单磷酸酯(TMP)以及硫胺素焦磷酸盐(TPP),而TPP是主要的作用形式，它以辅酶的形式参与了植物的三大主要代谢，包括作为糖酵解途径中的丙酮酸脱氢酶(PDH)的辅酶，三羧酸循环中的α-酮戊二酸脱氢酶(α-KGDH)的辅酶，以及卡尔文循环中的转酮醇酶(TK)的辅酶,同时它也参与其他代谢途径，包括分支氨基酸的合成，戊糖磷酸途径等。丙酮酸，草酰乙酸以及α-酮戊二酸脱氢酶的活性以及含量受到影响，会影响植物的糖酵解途径，三羧酸循环，以及分支氨基酸的合成，从而影响植物的正常生长发育。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制大豆维生素B1含量的基因及其应用。

本发明提供的大豆GmPGL1基因，其CDS序列具有：

1)SEQ ID No.1所示的核苷酸序列，或

2)在SEQ ID No.1所示的核苷酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个核苷酸且具有同等功能的由1)衍生的核苷酸序列；或

3)在严格条件下与SEQ ID NO.1所示序列杂交且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列，所述严格条件为在含0.1％SDS的0.1×SSPE或含0.1％SDS的0.1×SSC溶液中，在65℃下杂交，并用该溶液洗膜；或

4)与1)、2)或3)的核苷酸序列具有80％以上同源性且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列。

本领域技术人员根据相同目的能够容易地鉴定并利用与大豆GmPGL1基因核苷酸序列互补的DNA分子，因此，具有启动子活性并在严格条件下与本发明GmPGL1基因序列或其片段杂交的分离序列包括在本发明中。

其中，所述核苷酸序列互补，是指在严格条件下能与GmPGL1基因杂交。

严格条件是指探针将与其靶序列杂交至可探测程度超过与其它序列杂交(如至少2倍于背景)的条件。严格条件具有序列依赖性，且因环境的不同而不同。通过控制杂交和/或洗涤条件的严格性，可以鉴定与探针100％互补的靶序列(同源探测)。可选择地，可以调节严格条件以允许一些序列错配，使得探测到较低程度的相似性(异源探测)。本发明所述严格条件优选为在6×SSC(柠檬酸钠)、0.5％SDS(十二烷基磺酸钠)的溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC、0.1％SDS和1×SSC、0.1％SDS各洗膜1次。