[发明专利]大豆GmTic110基因的突变体及其应用

说明书

本发明涉及基因工程技术领域，尤其涉及大豆GmTic110基因的突变体及其应用。本发明研究表明，大豆编码叶绿体膜蛋白的GmTic110基因突变，导致突变体叶绿素合成下降，叶绿体发育异常，影响了植株的光合作用。利用CRISPR/Cas9系统对野生型进行GmTic110基因的敲除，获得稳定的敲除转基因株系表现叶色黄化，与突变体表型一致。本发明为大豆叶绿体工程研究提供基因资源，可通过GmTIC110蛋白定向改造大豆叶绿体发育，提高大豆的光合作用，为高光效大豆品种培育提供种质资源，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，特别涉及大豆GmTic110基因的突变体及其应用。

背景技术

叶绿素是叶绿体内参与光合作用重要的色素之一，已有研究表明植物叶绿体的发育情况与叶片中叶绿素含量、叶片光合作用速率呈正相关性。叶绿素合成相关基因的突变会直接或间接影响其生物合成或降解途径，导致了植物叶绿素的缺失，使植株叶片出现黄化、白化、条纹叶斑、紫褐色斑块等叶绿素缺失型突变体表征。叶绿素缺失型突变体通常会影响植物的光合作用速率，使植物叶绿体发育迟缓，造成作物产量下降，严重时可导致植株死亡。

植物叶绿体通过光合作用合成重要的氨基酸类物质，是植物细胞能量的主要来源,在植物生长发育和细胞新陈代谢过程中发挥着重要的作用，其中，内膜蛋白(TIC)在叶绿体内外物质运输中发挥着重要作用。目前，已鉴定到的叶绿体内膜蛋白主要包括Tic20、Tic21、Tic110和Tic236等蛋白。Tic110蛋白是重要的叶绿体内膜蛋白，它是TIC复合物的主要成分之一，同时具有阳离子选择性通道的特性。研究结果表明，TIC110蛋白在植物体内与一些大分子或小分子蛋白相互作用而发挥着重要作用；据报道，TIC110蛋白能与TIC40蛋白相互作用形成复合体运输叶绿体内外的蛋白；TIC110蛋白与TIC32蛋白相互作用发挥氧化还原功能，同时可以调节叶绿体内Ca²⁺离子的稳态；TIC110蛋白与一些基质分子伴侣Hsp93和Hsp70相互作用形成叶绿体内膜运输通道支架，保证各类蛋白质顺利的导入到叶绿体中完成其生物学功能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了大豆GmTic110基因的突变体及其应用。本发明研究表明，大豆编码叶绿体膜蛋白的GmTic110基因突变，导致突变体叶绿素合成下降，叶绿体发育异常，影响了植株的光合作用。利用CRISPR/Cas9系统对野生型进行GmTic110基因的敲除，获得稳定的敲除转基因株系表现叶色黄化，与突变体表型一致。本发明为大豆叶绿体工程研究提供基因资源，可通过GmTIC110蛋白定向改造大豆叶绿体发育，提高大豆的光合作用，为高光效大豆品种培育提供种质资源，具有广阔的应用前景。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了大豆GmTic110基因的突变体，其第341位的G突变为A。

在本发明的一些具体实施方案中，大豆GmTic110基因的序列如SEQ ID No.1所示。

在本发明的一些具体实施方案中，所述突变体的序列具有：

(Ⅰ)、如SEQ ID No.8所示的核苷酸序列；或

(Ⅱ)、如SEQ ID No.8所示的核苷酸序列的互补核苷酸序列；或

(Ⅲ)、与(Ⅰ)或(Ⅱ)的核苷酸序列编码相同蛋白质，但因遗传密码的简并性而与(Ⅰ)或(Ⅱ)的核苷酸序列不同的核苷酸序列；或

(Ⅳ)、与(Ⅰ)、(Ⅱ)或(Ⅲ)所示的核苷酸序列经取代、缺失或添加一个或两个核苷酸序列获得的核苷酸序列，且与(Ⅰ)、(Ⅱ)或(Ⅲ)所示的核苷酸序列功能相同或相似的核苷酸序列；或

(V)、与(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)或(Ⅳ)所述核苷酸序列具有至少90％序列一致性的核苷酸序列。

在本发明的一些具体实施方案中，所述取代、缺失或添加一个核苷酸。