[发明专利]大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用在审
申请号: | 202210183227.9 | 申请日: | 2022-02-24 |
公开(公告)号: | CN114317567A | 公开(公告)日: | 2022-04-12 |
发明(设计)人: | 王庆钰;张宇晨;李景文;闫帆;王英;刘雅婧;杨旭光;张鑫生;王乐;赵磊;隋媛媛 | 申请(专利权)人: | 吉林大学 |
主分类号: | C12N15/54 | 分类号: | C12N15/54;C12N9/10;C12N15/84;A01H5/10;A01H6/54 |
代理公司: | 吉林长春新纪元专利代理有限责任公司 22100 | 代理人: | 魏征骥 |
地址: | 130012 吉*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 大豆 gmcgs2 基因 提高 蛋白质 甲硫氨酸 方面 应用 | ||
本发明涉及一种大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用,属于植物基因工程领域。所述的大豆GmCGS2基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所述,所述的大豆GmCGS2基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所述。有益效果是,克隆了一个大豆甲硫氨酸合成通路上的关键酶基因:大豆GmCGS2基因,获得了高蛋白高甲硫氨酸的转基因大豆新品系,证明大豆GmCGS2基因促进了转基因大豆未成熟胚中包括甲硫氨酸在内部分游离氨基酸的积累,促进了转基因大豆成熟籽粒中蛋白质以及包括甲硫氨酸在内部分结合态氨基酸的积累,对转基因大豆籽粒发育过程中甲硫氨酸合相关基因的表达有一定的影响,为获得高蛋白高甲硫氨酸的优质大豆提供了更多可能。
技术领域
本发明涉及植物基因工程领域,具体涉及大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用。
背景技术
大豆在世界上被广泛种植,是食物中植物蛋白的重要来源,又具有品质优良、成本低廉、适口性好、易于消化等诸多优点。据统计结果显示,大豆提供的植物蛋白约占全球总植物蛋白的70%。大豆种子的蛋白质含量很高,从35%到50%不等,含油量约为20%,这取决于基因型和生长条件。
大豆不仅总蛋白含量占比最高,包含的氨基酸种类也非常全面,与牛奶蛋白的氨基酸组成相似。而作为唯一完全植物蛋白的提供者,大豆中含硫氨基酸,即甲硫氨酸和半胱氨酸的含量却很少,远低于正常标准。由于低浓度的含硫氨基酸的限制,大豆的营养价值受到影响。含硫氨基酸在人类的健康和营养需求中占据重要地位。一些研究表明,含硫氨基酸在促进人类健康,包括癌症预防、免疫系统的适当功能以及心血管疾病的发展方面具有作用。而含硫氨基酸的缺乏会导致人体对疾病的抵抗力降低,并且可延缓儿童的精神和身体发育,对幼儿身心发育造成一定影响。作为一种高蛋白质,豆粕是制作牲畜与家禽饲料的主要原料。而较低的含硫氨基酸含量也会使其作为饲料时影响动物的生长发育,对生产造成损失等等。直接在豆制品中添加含硫氨基酸会在增加生产成本的同时产生挥发性硫化物。因此,研制发掘新的种质资源,在提高大豆蛋白含量的同时,积极改善其蛋白质氨基酸的组成,提高作物品种的营养价值就变得尤为重要。
生化和遗传证据表明,种子中的甲硫氨酸可以通过两种途径合成:从天门冬氨酸家族途径通过其第一个固定酶胱硫醚合成酶(CGS)合成,类似于叶片中的合成途径;通过S-甲基蛋氨酸,它是由非种子组织中的甲硫氨酸产生的,然后运输到种子中,然后再转化回甲硫氨酸。尽管关于S-甲基蛋氨酸和天冬氨酸途径在种子合成甲硫氨酸中的重要性的争论仍在进行中,一些研究表明,在豆科种子中,甲硫氨酸主要是通过CGS通过天冬氨酸家族合成的。已有研究证明,羽扇豆种子的子叶能够将硫原子从35S标记的硫酸盐转移到种子蛋白质中。这表明发育中的子叶能够以与叶片相似的方式进行硫还原和硫氨基酸生物合成的所有步骤,即通过天冬氨酸家族途径。
迄今为止,大豆GmCGS2基因的研究还未见报道,因此,对大豆中GmCGS2基因进行克隆和功能研究具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用,以获得高蛋白高甲硫氨酸的优质大豆。
本发明采用的技术方案是,
一种大豆GmCGS2基因在提高大豆蛋白质和甲硫氨酸方面的应用,所述的大豆GmCGS2基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所述,由1569个碱基对组成,读码框为自5’端第1位到第1569位碱基;所述的大豆GmCGS2基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所述,共编码523个氨基酸。
所述的大豆GmCGS2基因提高了转基因大豆未成熟胚中游离甲硫氨酸的含量。
所述的大豆GmCGS2基因提高了转基因大豆成熟籽粒中蛋白质和结合态甲硫氨酸的含量。
所述的大豆基因GmCGS2是从高蛋白的大豆品种吉林26中克隆得到。
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