与淀粉品质相关蛋白IbERF17及其编码基因与应用

本发明属于生物，具体涉及与淀粉品质相关蛋白iberf17及其编码基因与应用。

背景技术：

1、甘薯高产而适应性强，与工农业生产和人民生活关系密切，是一种重要的粮食作物和新型能源用块根作物。甘薯块根是其主要的食用部分，营养十分丰富，含有大量的糖、蛋白质、脂肪和各种维生素与矿物质，还有胡萝卜素和维生素c，除作主粮外，也是食品加工、淀粉和酒精制造工业的重要原料，不仅可用于鲜食，还可用于淀粉加工、食品生产、蔬菜消费和观赏等，具有多方面的价值。

2、因此，研究影响甘薯块根性状的基因，并深入探讨与甘薯块根发育相关的分子机制，对于利用基因工程创制高产优质甘薯新品种具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题为如何调控甘薯淀粉品质。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种生物材料的应用，所述应用可为下述任意一种：

3、a1）所述生物材料在调整植物淀粉性状中的应用，

4、a2）所述生物材料在培育淀粉性状改变的植物中的应用，

5、a3）所述生物材料在制备培育淀粉性状调整的植物的产品中的应用，

6、a4）所述生物材料在提高植物直链淀粉含量中的应用，

7、a5）所述生物材料在培育直链淀粉含量增加的植物中的应用，

8、a6）所述生物材料在制备提高植物直链淀粉含量的产品中的应用，

9、a7）所述生物材料在植物育种中的应用；

10、所述生物材料为蛋白质、调控所述蛋白质的编码基因表达的物质或调控所述蛋白质的含量的物质；

11、所述蛋白质为iberf17，为如下任意一种：

12、b1)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质，

13、b2)将b1)所述蛋白质的经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与b1)所示的蛋白质具有80％以上的同一性且能调控植物淀粉性状的蛋白质，

14、b3）b1)或b2）的n末端或/和c末端连接蛋白质标签得到的融合蛋白质。

15、其中，序列2由215个氨基酸残基组成。

16、上述蛋白质可来源于甘薯。

17、上述蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

18、上述应用中，所述蛋白标签（protein-tag）是指利用dna体外重组技术，与目的蛋白一起融合表达的一种多肽或者蛋白，以便于目的蛋白的表达、检测、示踪和/或纯化。所述蛋白标签可为flag标签、his标签、mbp标签、ha标签、myc标签、gst标签和/或sumo标签等。

19、上述应用中，所述同一性是指氨基酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站点测定氨基酸序列的同一性，如ncbi主页网站的blast网页。例如，可在高级blast2.1.3中，通过使用blastp作为程序，将expect值设置为10，将所有filter设置为off，使用blosum62作为matrix，将gap existence cost，per residue gap cost和lambdaratio分别设置为11，1和0.85（缺省值）并进行检索一对氨基酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同一性的值（%）。

20、上述应用中，所述90％以上的同一性可为至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、98%、99%或100%的同一性。

21、上述应用中，植物育种中的应用具体可为将含有所述蛋白质或蛋白质的编码基因iberf17的植物通过营养繁殖和/或与其它植物进行杂交以进行植物育种。

22、所述植物育种的指标包括淀粉性状。所述淀粉性状可为提高直链淀粉含量和/或直链淀粉的比例。

23、当所述目的植物为甘薯时，所述目的植物中的直链淀粉含量可为甘薯块根中的直链淀粉含量。

24、进一步地，所述的应用中，所述植物育种包括提高或增强或上调目的植物中所述蛋白质的编码基因的表达，所述植物育种的目的包括培育淀粉性状改变的植物。所述淀粉性状改变的植物可为直链淀粉含量和/或直链淀粉比例低于所述目的植物）。

25、上述应用中，所述调整植物中淀粉性状可为降低植物含有的淀粉中直链淀粉的比例。

26、上述应用中，所述物质可为如下任一种：

27、c1) 提高或增强或上调所述蛋白质的编码基因表达的核酸分子，

28、c2)表达c1)所述核酸分子的编码基因，

29、c3)含有c2)所述基因的表达盒，

30、c4)含有c2)所述基因的重组载体、或含有c3)所述表达盒的重组载体，

31、c5)含有c2)所述基因的重组微生物、或含有c3)所述表达盒的重组微生物、或含有c4)所述重组载体的重组微生物，

32、c6)含有c2)所述基因的转基因植物细胞系、或含有c3)所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有c4)所述重组载体的转基因植物细胞系，

33、c7)含有c2)所述基因的转基因植物组织、或含有c3)所述表达盒的转基因植物组织、或含有c4)所述重组载体的转基因植物组织，

34、c8)含有c2)所述基因的转基因植物器官、或含有c3)所述表达盒的转基因植物器官、或含有c4)所述重组载体的转基因植物器官。

35、上文中，c3)所述表达盒是指能够在宿主细胞中表达蛋白质iberf17的dna分子，该dna分子不但可包括启动iberf17基因转录的启动子，还可包括终止iberf17基因转录的终止子。进一步，所述表达盒还可包括增强子序列。可用于本发明的启动子包括但不限于：组成型启动子，组织、器官和发育特异的启动子和诱导型启动子。启动子的例子包括但不限于：花椰菜花叶病毒的组成型启动子 35s; 来自西红柿的创伤诱导型启动子，亮氨酸氨基肽酶（"lap", chao 等人(1999)plant physiol 120:979-992）；来自烟草的化学诱导型启动子，发病机理相关 1(pr1)（由水杨酸和 bth（苯并噻二唑 -7-硫代羟酸 s-甲酯）诱导）；西红柿蛋白酶抑制剂 ii启动子（pin2）或 lap启动子（均可用茉莉酮酸曱酯诱导）； 热休克启动子（美国专利 5，187，267）；四环素诱导型启动子（美国专利 5，057，422）；种子特异性启动子，如谷子种子特异性启动子pf128（cn101063139b(中国专利2007 1 0099169.7）），种子贮存蛋白质特异的启动子（例如，菜豆球蛋白、napin, oleosin和 大豆 beta conglycin的启动子（beachy 等人 (1985) embo j. 4:3047-3053）。它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用。此处引用的所有参考文献均全文引用。合适的转录终止子包括但不限于：农杆菌胭脂碱合成酶终止子（nos终止子）、花椰菜花叶病毒camv 35s终止子、tml终止子、豌豆rbcs e9终止子和胭脂氨酸和章鱼氨酸合酶终止子（参见，例如： odell 等人(i985)nature 313:810； rosenberg等人（1987） gene, 56:125； guerineau等人 (1991) mol.gen. genet , 262:141 ; proudfoot (1991) cell, 64:671; sanfacon等人 genes dev., 5:141; mogen等人 (1990) plant cell, 2:1261； munroe等人（1990) gene, 91:151；ballad等人 (1989) nucleic acids res. 17:7891； joshi等人 (1987) nucleic acidres., 15:9627)。

36、上文中，c4)所述重组载体可含序列2所示的用于编码蛋白质iberf17的dna分子。

37、可用植物表达载体构建含有所述 iberf17编码基因表达盒的重组载体。所述植物表达载体可为gateway系统载体或双元农杆菌载体等，如pgwb411、pgwb412、pgwb405、pbin438、pcambia1300、pcambia1300-gfp、pcambia1302、pcambia2300、pcambia2301、pcambia1301、pbi121、pcambia1391-xa或pcambia1391-xb。使用 iberf17构建重组载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，如花椰菜花叶病毒（camv）35s启动子、泛生素基因ubiqutin启动子（pubi）等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本发明的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是atg起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。

38、为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因（gus基因、萤光素酶基因等）、具有抗性的抗生素标记物（庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等）或是抗化学试剂标记基因（如抗除莠剂基因）等。

39、在本发明具体的实施方式中，c4)所述重组载体为重组质粒pcambia 1300- iberf17-gfp。所述重组质粒pcambia 1300- iberf17-gfp是将载体pcambia 1300-gfp的kpni和sali酶切位点间的片段替换为seq id no.1所示的dna分子，且保持其它序列不变得到的重组载体。

40、上文中，c5)所述重组微生物具体可为酵母、细菌、藻和真菌；如所述细菌可以为农杆菌eha105菌株。

41、上文中，c6)和/或c7)所述转基因植物细胞系、转基因植物组织和转基因植物器官均不包括繁殖材料。

42、上文中，c8)所述转基因植物器官可为转基因植物的根、茎、叶、花、果实和种子。

43、上述应用中，所述植物可为如下任一种：d1）双子叶植物或单子叶植物，d2）管状花目植物，d3）旋花科植物，d4）甘薯属植物，d5）甘薯（ ipomoea batatas）。

44、本发明还提供了一种调控植物中淀粉性状的方法，其特征在于，所述方法包括通过步骤s来调整目的植物淀粉性状，所述步骤s包括s1和/或s2；所述s1为提高或增强或上调所述目的植物中蛋白质的编码基因的表达，所述s2为提高或增强或上调所述目的植物中所述蛋白质的活性和/或含量。

45、本发明还提供了一种培育淀粉性状改变的植物的方法，包括通过步骤s得到淀粉性状改变后的植物，所述步骤s包括提高或增强或上调目的植物中所述蛋白质的编码基因的表达，和/或，所述蛋白质的活性和/或含量。

46、上述蛋白质为iberf17，为如下任一种：

47、e1)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质，

48、e2)将e1)所述蛋白质的经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与e1)所示的蛋白质具有80％以上的同一性且能调控植物淀粉性状的蛋白质，

49、e3）e1)或e2）的n末端或/和c末端连接蛋白质标签得到的融合蛋白质。

50、上述方法中，所述步骤s可以包括向所述目的植物中导入所述iberf17的编码基因，也可以包括向所述目的植物中导入表达序列表中序列1所示的dna分子的重组质粒pcambia1300- iberf17-gfp。

51、上文中，所述淀粉性状是指植物中含有的淀粉中直链淀粉的比例，调整植物中淀粉性状是指降低植物含有的淀粉中直链淀粉的比例。

52、上述方法中，所述植物可为如下任一种：f1）双子叶植物或单子叶植物，f2）管状花目植物，f3）旋花科植物，f4）甘薯属植物，f5）甘薯（ ipomoea batatas）。

53、本发明发现了iberf17蛋白及其编码基因，并将iberf17蛋白的编码基因导入甘薯中，得到过表达 iberf17的甘薯植株。与野生型甘薯对照相比，过表达 iberf17甘薯株系直连淀粉含量降低。因此，本发明所提供的 iberf17基因及其所编码的蛋白在植物淀粉生物合成中起着重要的作用，在提高植物淀粉含量和改良植物淀粉品质研究中具有重要的应用价值，在农业领域具有广阔的应用空间和市场前景。