[发明专利]超长基因在植物中快速表达的方法

说明书

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种超长基因在植物中快速表达的方法。本发明方法根据目的基因，预测蛋白质结构，根据保守结构域及活性位点的位置，兼顾病毒承载量，选择合适的拆分位点，将目的基因拆分成几个片段，将拆分后的目的基因片段分别构建重组表达载体，将各重组表达载体转化植株，即可实现超长基因的快速表达，从而克服了病毒表达载体受表达载量限制无法实现超长基因表达的缺陷。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种超长基因在植物中快速表达的方法。

背景技术

植物体内的基因数目众多，功能多样，它们相互协同作用共同完成生命过程。随着科学技术的发展，许多重要的基因相继被克隆，对其功能的研究，有助于从分子、生化和生理水平上解释生物生命活动的机理，从而提高人类驾驭植物生产力的能力，如利用生物技术方法改良作物育种性状，提高育种进程。因此快速研究基因功能，缩短研究时间，是当今时代生物技术发展的一大需求。

植物基因功能研究的方法众多，如基因的生物信息学分析，基因的时空表达谱分析(mRNA水平的表达谱分析和蛋白质水平的表达谱分析)，基因的功能预测(利用生物信息学进行功能学上的预测和从结构学方面预测基因的功能)，基因功能的实验学鉴定和验证(基因敲除和敲入技术、人工染色体的转导、反义技术、基因诱捕技术和微阵列分析)等。(参考文献：许亮，卢向阳，田云.后基因组时代基因功能分析的策略.《CNKI；WanFang》，2003)。在众多的研究方法中，基于组成性转化的基因功能研究方法和基于植物病毒表达体系的基因功能研究方法是最常用的两种，其中:

基于组成性转化的基因功能研究方法：该方法将待研究的基因置于特殊的启动子后，利用生物或者物理、化学介导的方法，导入细胞并整合到宿主细胞的基因组中，然后根据过表达该基因植株的表型，研究其功能。

但该方法实验周期长，以模式植物拟南芥为例，从植物材料的转化到转基因种子(含鉴定)的获得至少需要一个月以上，其他植物则会更长。同时受转化体系往往容易受限制，在转化中通常需要建立一个高效的离体分化和再生体系，对于农杆菌介导的转化方法来说，还受到宿主亲和性的限制，仅有限的宿主植物可适用。

基于植物病毒表达体系的基因功能研究方法：该方法的基本原理是将外源基因插入到植物病毒基因组中，通过病毒对植物细胞进行侵染，从而将外源基因转入植物细胞进行表达，通过表型变化和生物学鉴定可分析基因的功能。相较于其他常用的转基因技术，植物病毒表达体系的优势主要包括：(1)速度快，通常在侵染寄主植物1～2周后外源基因就可大量表达。(2)与细菌或真核细胞相比，病毒的基因组较小，在体外很容易操作。(3)植物病毒宿主范围广，一些病毒能侵染农杆菌不能或很难转化的单子叶、豆科和多年生木本植物。但是，插入外源基因的长度受病毒承载量的限制，如TMV等融合抗原展示载体表达的外源小肽的大小受到严格限制，一般表达10～20个氨基酸大小的多肽最适宜，当基因的长度超过该限值时其功能就无法采用过表达方式进行研究。TRV的病毒载体允许的最大插入片段为1.5kb。当插入片段长度在300～1300bp时，病毒载体携带的目的基因的表达效果较好，但如果插入片段超过TRV的承载范围，可能会导致病毒不能在宿主植物体内系统性地传播，也可能导致插入片段易于丢失。在植物系统中，许多植物基因的长度都超过了1500bp，因此，如何利用病毒表达系统研究超过其承载范围的基因是一个挑战。

实现基因在植物中快速表达，将为基因功能的快速研究提供有力保障。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种超长基因在植物中快速表达的方法，本发明方法根据目的基因，预测蛋白质结构，根据保守结构域及活性位点的位置，兼顾病毒承载量，选择合适的拆分位点，将目的基因拆分成几个片段，将拆分后的目的基因片段分别构建重组表达载体，将各重组表达载体转化植株，即可实现超长基因的快速表达，从而克服了病毒表达载体受表达载量限制无法实现超长基因表达的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种超长基因在植物中快速表达的方法，包括以下步骤：