一种与莲藕根状茎淀粉合成相关的转录因子NnNAC002基因、蛋白及其应用

本发明属于生物，具体涉及到一种与莲藕根状茎淀粉合成相关的转录因子nnnac002基因、蛋白及其应用。

背景技术：

1、莲藕(nelumbo nucifera gaertn.)是莲科莲属的多年生水生草本植物，是我国种植面积最大的水生蔬菜。莲藕富含淀粉、蛋白质、氨基酸和各种维生素等物质，具有良好的食用价值与药用价值，深受广大消费者喜爱。淀粉是莲藕的主要贮藏物质，一般约占莲藕根状茎鲜重的10％～20％，因此，淀粉在莲藕根茎中的合成和积累是决定其产量和品质的重要因素。因此，了解莲藕淀粉生物合成的调控机制，提高莲藕品种的商品性，成为莲藕遗传研究与莲藕品种改良的重要任务之一。

2、植物淀粉是一种由葡萄糖组成的天然聚合物，是能量代谢的中枢，广泛参与植物生长发育的各个方面。淀粉主要合成于植物的种子、块茎、球茎和根部，是植物储存碳水化合物的主要物质，是所有生物最重要的能量来源，也是重要的工业原料和添加剂。淀粉由直链淀粉与支链淀粉组成。直链淀粉呈线形，为无分支的螺旋结构，由α-1,4-糖苷键连接而成；支链淀粉是高度分支的葡萄糖多聚物，是以24～30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成，在支链处为α-1,6-糖苷键，长度约为6000～60000个葡萄糖单位，它是淀粉组成的主要成分。淀粉中直链淀粉与支链淀粉含量的比例会影响淀粉粒的结构特点。直链淀粉作为淀粉中的骨架型结构，其所占的比例在很大程度上决定了淀粉的理化性质，食用品质以及工业用途的多样性。

3、转录因子是植物生长发育过程中重要的调控元件，其中nac转录因子作为植物中最大的一类转录因子，参与多种过程，如淀粉合成、激素信号的转导、生物和非生物应激反应、次生细胞壁的形成、衰老、分生组织调节等。近些年，已发现多个nac家族的转录因子参与淀粉的合成调控。例如，osnac127和osnac129不直接参与水稻胚乳中的淀粉合成，但它们通过形成异源二聚体，参与外胞体运输和热胁迫反应，调节水稻淀粉积累。通过鉴定莲藕优异的品质调控基因可为现代分子育种培育优质莲藕品种提供重要的科学依据。

技术实现思路

1、本发明针对上述现有技术存在的问题，提出一种与莲藕根状茎淀粉合成相关的转录因子nnnac002基因、蛋白及其应用。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，

3、第一方面，本发明提供nnnac002蛋白或其相关生物材料在调控植物淀粉生物合成中的应用；所述nnnac002蛋白为如下任一所述：

4、(a1)氨基酸序列为seq id no.1的蛋白质；

5、(a2)seq id no.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且有相同功能的由seq id no.1衍生的蛋白质；

6、(a3)与(a1)-(a2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

7、(a4)在(a1)-(a3)中任一所限定的蛋白质的n端和/或c端连接标签后得到的融合蛋白；

8、所述相关生物材料为能够表达所述nnnac002蛋白的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系；所述基因表达盒包含seq id no.2所示片段，所述重组表达载体具体为在pcambia1300载体中插入了nnnac002核酸分子序列自5'端1至903位核苷酸所示的dna片段得到的重组载体，所述重组菌具体为以上重组表达载体转化农杆菌株gv3101得到的重组菌。

9、所述植物为莲藕。

10、seq id no.1所示蛋白质由seq id no.2所示基因进行编码。

11、所述nnnac002蛋白在所述植物中的活动和/或表达量提高，所述植物淀粉含量提高。

12、上述蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，在进行生物表达得到。

13、上述蛋白质中，所述标签为flag标签、his标签、mbp标签、ha标签、myc标签、gst标签和/或sumo标签。

14、所述相关生物材料为能够表达所述nnnac002蛋白的核酸分子为seq idno.2所示的dna分子。

15、第二方面，本发明提供一种培育淀粉含量提高的植物品种的方法，包括以下步骤：向受体植物中导入能够表达nnnac002蛋白的核酸分子，得到转基因植物；所述转基因植物淀粉含量高于受体植物；

16、所述nnnac002蛋白为如下任一所述：

17、(a1)氨基酸序列为seq id no.1的蛋白质；

18、(a2)seq id no.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且有相同功能的由seq id no.1衍生的蛋白质；

19、(a3)与(a1)-(a2)中任一所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

20、(a4)在(a1)-(a3)中任一所限定的蛋白质的n端和/或c端连接标签后得到的融合蛋白；

21、所述植物为莲藕。

22、进一步地，向受体植物中导入能够表达nnnac002蛋白的核酸分子是通过向所述受体植物中导入含有能够表达nnnac002蛋白的核酸分子的重组表达载体实现的。

23、进一步地，所述重组表达载体包含所述nnnac002蛋白的编码基因，植物表达载体为双元农杆菌载体pcambia1300。

24、进一步地，所述重组表达载体具体为在pcambia1300载体中插入了nnnac002核酸分子序列自5'端1至903位核苷酸所示的dna片段得到的重组载体。

25、第三方面，本发明提供上述所述方法在在植物育种中的应用，，目的是选育淀粉含量提高的植物。

26、实验证明，本发明的nnnac002可以提高植物中淀粉的含量，可以用于制备提高植物淀粉含量产品以及直接用于改善植物的淀粉品质，为利用现代分子育种培育优质高产的新品种提供了重要的科学依据。

27、本发明具有以下有益效果：该基因编码莲藕nac家族转录因子nnnac002，该转录因子能够增强淀粉生物合成途径中关键基因nngbssiia启动子的活性，正向调控nngbssiia的表达，从而促进淀粉的生物合成；利用基因工程技术将nnnac002转录因子在莲藕中瞬时过表达，可以显著提高植株根状茎的淀粉含量，对于莲藕的种质创新和高含量淀粉品种的选育具有重要意义。

技术特征：

1.nnnac002蛋白或其相关生物材料在调控植物淀粉生物合成中的应用；其特征在于，

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述nnnac002蛋白在所述植物中的活动和/或表达量提高，所述植物淀粉含量提高。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述标签为flag标签、his标签、mbp标签、ha标签、myc标签、gst标签和/或sumo标签。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述相关生物材料为能够表达所述nnnac002蛋白的核酸分子为seq id no.2所示的dna分子。

5.一种培育淀粉含量提高的植物品种的方法，其特征在于，包括以下步骤：向受体植物中导入能够表达nnnac002蛋白的核酸分子，得到转基因植物；所述转基因植物淀粉含量高于受体植物；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，向受体植物中导入能够表达nnnac002蛋白的核酸分子是通过向所述受体植物中导入含有能够表达nnnac002蛋白的核酸分子的重组表达载体实现的。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述重组表达载体包含所述nnnac002蛋白的编码基因，植物表达载体为双元农杆菌载体pcambia1300。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述重组表达载体具体为在pcambia1300载体中插入了nnnac002核酸分子序列自5'端1至903位核苷酸所示的dna片段得到的重组载体。

9.权利要求5-8任一项所述方法在在植物育种中的应用。

技术总结
本发明属于生物技术领域，涉及一种与莲藕根状茎淀粉合成相关的转录因子NnNAC002基因、蛋白及其应用；提供NnNAC002蛋白或其相关生物材料在调控植物淀粉生物合成中的应用，NnNAC002蛋白为氨基酸序列为SEQ ID No.1的蛋白质、N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白等；相关生物材料为能够表达所述NnNAC002蛋白的核酸分子或含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系；本发明利用基因工程技术将NnNAC002转录因子在莲藕根状茎中过量表达，可以显著提高转基因植株的淀粉含量。

技术研发人员：赵书平,张耀,李良俊,吴鹏,冯凯
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15