[发明专利]大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12的基因工程应用

说明书

本发明公开了大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12的基因工程应用。SEQ ID NO.1所示大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12在基因工程改造大豆对低硫耐性的应用。过表达GmRPL12能够提高大豆嵌合体对低硫的耐性，增加正常硫水平下和低硫水平下大豆嵌合体植株的无机硫含量。抑制该基因的表达，能够显著降低大豆嵌合体对低硫的耐性。本发明所述的大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12可通过基因工程转化到大豆毛状根中，并最终正向调控大豆对低硫的耐性。

技术领域

本发明涉及大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12的应用，属于基因工程领域。

背景技术

大豆[Glycine Max(L.)Merr.]在中国有着悠久的种植和食用历史，是人类和其它动物的主要蛋白质来源，世界上70％的蛋白质食物来自大豆。硫元素虽然仅占大豆干重的0.1％不到，但却有着无可替代的功效，是植物生长发育必需的第四大营养元素，是形成氨基酸和蛋白质所必须的组分。植物主要以硫酸根的形式从土壤中获得硫元素。然而，我国大约五分之一的耕地表现为缺硫或潜在性缺硫，包括大豆主产区东北三省、山东和山西等地。随着农业生产率的提高，作物高产品种的广泛应用，复种指数的提高和工业含硫废气排放的严格控制等，土壤中有效硫含量越来越低。因此，为培育硫高效利用的大豆品种应对土壤缺硫，探索大豆硫利用的机制，提高大豆硫利用效率刻不容缓。

越来越多的研究证明核糖体蛋白不仅作为核糖体主要参与蛋白的合成，而且还执行多种其它功能。这些功能包括直接参与植物的生长发育，比如拟南芥RPL14B基因与花粉育性相关，大豆RPS4参与开花调控。某些核糖体蛋白还参与多种胁迫反应，受发育和环境因素的调控，比如拟南芥的S5参与植物光合作用，生长发育，和冷害胁迫，水稻的叶绿体核糖体ASL2基因的表达受到光调控，大豆核糖体蛋白rpL2参与大豆对病害的抗性，GmRPS13、GmRPS6和GmRPL37基因应答大豆对低温的胁迫反应，小麦15个核糖体蛋白基因在杂种F₁和亲本中表达模式不同。但是不同的核糖体蛋白可能具备不同的功能，对于一个新的核糖体蛋白而言，无法基于现有的核糖体蛋白功能进行预测。目前公开的文献中，还没有大豆核糖体蛋白基因参与大豆低硫胁迫的报道。

发明内容

本发明的目的在于公开大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12耐低硫基因工程应用，该基因在大豆根、茎、叶、花、15d荚、45d荚、15d种子和45d种子中都有表达，根中表达量最高，并且在低硫胁迫诱导后在根和叶中下调表达，在茎中上调表达。GmRPL12可作为目的基因导入大豆毛状根中，正调控植株对低硫的耐性，该基因过量表达能显著增加低硫水平下大豆地上部、地下部的无机硫含量，以及正常硫水平下大豆地上部的无机硫含量。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

SEQ ID NO.1所示大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12在基因工程改造大豆对低硫耐性的应用。

在大豆中，过表达GmRPL12能够显著提高植株对低硫的耐性，抑制该基因的表达，能够显著降低大豆对低硫的耐性。

SEQ ID NO.1所示大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12的过表达载体在提高转基因大豆对低硫耐性中的应用。

有益效果

GmRPL12是一种50S核糖体蛋白L7/L12基因，在大豆中，我们则发现GmRPL12正向调控大豆嵌合体对低硫的耐性。通过大豆毛状根进行功能验证发现，该基因正向调控大豆对低硫的耐性，过表达时增加不同硫水平下大豆的无机硫含量。因此，GmRPL12可以作为调节大豆对硫吸收利用的靶点，用于大豆耐低硫性状的改造。

附图说明

图1.PCR克隆GmRPL12后琼脂糖凝胶电泳图。目的片段大小576bp。Marker：DL2000

图2.GmRPL12组织表达模式。