專利名稱：調節植物葉脈顏色的基因及其用途的制作方法
技術領域：
本發明屬于植物學和生物技術領域，更具體地，本發明涉及調節植物葉脈顏色的基因及其用途。
背景技術：
葉片是植物進行光合作用的重要器官，影響農作物的生物產量和經濟產量。人工控制植物葉片顏色變化對快速改良或者培育新的園藝植物品種具有重要意義。
在園藝觀賞植物中，葉脈顏色突變體植株為觀葉植物增添了一抹新意。通過對它的選育，園藝工作者培育出多種廣受人們喜愛的品系。目前，這些葉脈突變體植株都是從自然突變體植株或者通過人工誘變后篩選獲得的突變體植株。然而，控制葉脈顏色發生變化的基因至今還沒有發現。
因此，本領域還有必要進行深入的研究，以找到效果明顯的可調控植物葉脈顏色變化的基因，從而為轉基因技術改良農作物或者園藝植物提供良好的基因資源。
發明內容
本發明的目的在于提供一種調節植物葉脈顏色的方法以及與植物葉脈顏色的調節有關的基因。
在本發明的第一方面，提供一種調節植物葉脈顏色轉黃或調節植物組織礦物質元素分布的方法，所述方法包括抑制或下調植物中AtMGTlO蛋白或其衍生蛋白的表達。
在一個優選例中，所述的AtMGTlO蛋白選自下組 (a)如SEQ ID NO 3氨基酸序列的蛋白； (b) SEQ ID NO 3氨基酸序列經過一個或多個(如1_20個；較佳地1_10個；更佳地1-5個；更佳地1-3個)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)蛋白功能的由(a)衍生的蛋白；或 (C)與(a)限定的蛋白序列有90% (較佳地95%，更佳地98%，最佳地99% )以上同源性且具有(a)蛋白功能的由(a)衍生的蛋白。
在另一優選例中，所述的蛋白的編碼基因序列如SEQ ID NO 1或SEQ IDNO :2。
在另一優選例中，抑制植物中所述蛋白表達的方法是將干擾所述的蛋白的編碼基因表達(或轉錄)的干擾分子轉入植物細胞、組織、器官或種子。
在另一優選例中，所述的干擾分子是在植物體內形成microRNA的分子。
在另一優選例中，所述干擾分子含有SEQ ID NO 4所示的核苷酸序列。
在另一優選例中，所述的方法包括 (S 1)提供攜帶表達載體的農桿菌，所述的表達載體含有以下結構=Seq1^rX-Seq 反向，其中，Seq1^1為可在植物細胞中表達成所述的miRNA的核苷酸序列(較佳地為SEQ ID NO 4所示的核苷酸序列)，為與基本上互補的核苷酸序列；X為位于Mq1^1和之間的間隔序列，并且所述間隔序列與Mq1^1和不互補；和 (S2)將植物細胞或組織或器官與步驟(Si)中的農桿菌接觸，從而使所述的核苷酸序列轉入植物細胞、組織、器官或種子。
較佳地，所述方法還包括 (S3)選擇出轉入了所述的核苷酸的植物細胞、組織、器官或種子；和 (S4)將步驟(S； )中的植物細胞、組織、器官或種子再生成植物。
在另一優選例中，抑制植物中所述蛋白表達的方法是提高植物中截短型蛋白的表達，所述的截短型蛋白選自下組 (1)如SEQ ID NO 3中第1-384位氨基酸序列的截短型蛋白； (2)如SEQ ID NO 3中第1-431位氨基酸序列的截短型蛋白； (3) (1)或(2)氨基酸序列經過一個或多個(如1-20個；較佳地1_10個；更佳地 1-5個；更佳地1-3個)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(1)或( 截短型蛋白功能的由⑴或⑵衍生的蛋白；或 (4)與(1)或O)限定的蛋白序列有90% (較佳地95%，更佳地98%，最佳地 99% )以上同源性且具有(1)或(2)截短型蛋白功能的由(1)或(2)衍生的蛋白。
在另一優選例中，所述的截短型蛋白不具有全長的SEQ ID NO 3序列。
在另一優選例中，所述方法包括 (Bi)提供攜帶表達載體的農桿菌，所述的表達載體含有多核苷酸，其編碼所述的截短型蛋白；和 (B2)將植物細胞、組織、器官或種子與步驟(Bi)中的農桿菌接觸，從而使所述的多核苷酸轉入植物細胞、組織、器官或種子。
較佳地，所述方法還包括 (B3)選擇出轉入了所述的多核苷酸的植物細胞、組織、器官或種子；和 (B4)將步驟(B3)中的細胞、組織、器官或種子再生成植物。
另一方面，提供一種采用以上任一方法獲得的植物。
在另一優選例中，所述的調節植物組織礦物質元素分布是提高植物地上部分的鎂元素含量。
在本發明的另一方面，提供一種截短型蛋白，所述的截短型蛋白選自下組 (1)如SEQ ID NO 3中第1_384位氨基酸序列的截短型蛋白； (2)如SEQ ID NO 3中第1-431位氨基酸序列的截短型蛋白； (3) (1)或(2)氨基酸序列經過一個或多個(如1-20個；較佳地1_10 ；更佳地1_5 個)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的，且具有⑴或⑵蛋白功能的由⑴或⑵ 衍生的蛋白；或 (4)與(1)或O)限定的蛋白序列有90% (較佳地95%，更佳地98%，最佳地 99% )以上同源性且具有⑴或(2)蛋白功能的由⑴或(2)衍生的蛋白。
在一個優選例中，所述的蛋白不具有全長的SEQ ID NO 3所示的序列。
在本發明的另一方面，提供一種分離的多核苷酸，其編碼所述的蛋白。
在一個優選例中，所述的多核苷酸具有SEQ ID NO=I中第H953位或第H409 位、或SEQ ID NO :2中第1-1296位或第1-1152所示的核苷酸序列；但不具有全長的SEQ ID NO :1或SEQ ID NO 2所示的核苷酸序列。
在本發明的另一方面，提供所述的截短型蛋白或其編碼基因的用途，用于調節植物葉脈顏色轉黃或調節植物組織礦物質元素分布。
在本發明的另一方面，提供一種表達載體，含有所述的多核苷酸。
在本發明的另一方面，提供一種宿主細胞，含有所述的表達載體或其基因組中整合有所述的多核苷酸。
在本發明的另一方面，提供一種制備所述的蛋白的方法，包括培養所述的宿主細胞，使之表達所述的蛋白。
在本發明的另一方面，提供一種分離的干擾分子，所述的干擾分子是 (i) 一多核苷酸，其核苷酸序列如SEQ ID NO 4所示；或 (ii) 一構建物，其能在植物體內形成microRNA，含有SEQ ID NO 4所示的核苷酸序列。
在另一優選例中，(ii)中，所述構建物含有以下結構Seq正自-X-Seqfi^其中，Seq 正向為可在植物細胞中表達成所述的miRNA的核苷酸序列(較佳地為SEQID NO 4所示的核苷酸序列)，Seqfi^1為與^q1自基本上互補的核苷酸序列；X為位于正自和Seqfi^1之間的間隔序列，并且所述間隔序列與Mq1^1和不互補。
在另一優選例中，所述結構在轉入植物細胞后，形成以下二級結構
權利要求
1.一種調節植物葉脈顏色轉黃或調節植物組織礦物質元素分布的方法，其特征在于， 所述方法包括抑制植物中AtMGTlO蛋白的表達。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，抑制植物中所述蛋白表達的方法是將干擾所述的蛋白的編碼基因表達的干擾分子轉入植物細胞、組織、器官或種子。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的干擾分子是在植物體內形成 microRNA的分子。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述干擾分子含有SEQID NO :4所示的核苷酸序列。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，包括(51)提供攜帶表達載體的農桿菌，所述的表達載體含有以下結構=Seq1^1-X-Seq反向， 其中，Seq1^1為可在植物細胞中表達成所述的miRNA的核苷酸序列，Seqfi^1為與^q1自基本上互補的核苷酸序列；X為位于Mq1^1和之間的間隔序列，并且所述間隔序列與正向和Seq頗不互補；和(52)將植物細胞或組織或器官與步驟(Si)中的農桿菌接觸，從而使所述的核苷酸序列轉入植物細胞、組織、器官或種子。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，抑制植物中所述蛋白表達的方法是提高植物中截短型蛋白的表達，所述的截短型蛋白選自下組(1)如SEQID NO 3中第1-384位氨基酸序列的截短型蛋白；(2)如SEQID NO 3中第1-431位氨基酸序列的截短型蛋白；(3)(1)或( 氨基酸序列經過一個或多個氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的， 且具有⑴或⑵截短型蛋白功能的由⑴或⑵衍生的蛋白；或(4)與(1)或(2)限定的蛋白序列有90%以上同源性且具有(1)或⑵截短型蛋白功能的由(1)或(2)衍生的蛋白。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括(Bi)提供攜帶表達載體的農桿菌，所述的表達載體含有多核苷酸，其編碼所述的截短型蛋白；和(B2)將植物細胞、組織、器官或種子與步驟(Bi)中的農桿菌接觸，從而使所述的多核苷酸轉入植物細胞、組織、器官或種子。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的調節植物組織礦物質元素分布是提高植物地上部分的鎂元素含量。
9.一種截短型蛋白，其特征在于，所述的截短型蛋白選自下組(1)如SEQID NO 3中第1_384位氨基酸序列的截短型蛋白；(2)如SEQID NO 3中第1-431位氨基酸序列的截短型蛋白；(3)(1)或( 氨基酸序列經過一個或多個氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的， 且具有⑴或⑵蛋白功能的由⑴或⑵衍生的蛋白；或(4)與⑴或(2)限定的蛋白序列有90%以上同源性且具有⑴或⑵蛋白功能的由 (1)或⑵衍生的蛋白。
10.一種分離的多核苷酸，其特征在于，其編碼權利要求9所述的蛋白。
11.權利要求9所述的蛋白或其編碼基因的用途，用于調節植物葉脈顏色轉黃或調節植物組織礦物質元素分布。
12.—種表達載體，其特征在于，含有權利要求10所述的多核苷酸。
13.一種宿主細胞，其特征在于，含有權利要求12所述的表達載體或其基因組中整合有權利要求10所述的多核苷酸。
14.一種制備權利要求9所述的蛋白的方法，包括培養權利要求13所述的宿主細胞，使之表達所述的蛋白。
15.一種分離的干擾分子，其特征在于，所述的干擾分子是(i) 一多核苷酸，其核苷酸序列如SEQ ID NO 4所示；或( ) 一構建物，其能在植物體內形成microRNA，含有SEQ ID NO :4所示的核苷酸序列。
16.如權利要求15所述的干擾分子，其特征在于，(ii)中，所述構建物含有以下結構 kq正自-X-Seqfi^其中，Seq正自為可在植物細胞中表達成所述的miRNA的核苷酸序列，Seqfi 向為與Seq1^1基本上互補的核苷酸序列；X為位于Mq1^i Seqfi^1之間的間隔序列，并且所述間隔序列與Seqg不互補。
17.權利要求15或16所述的干擾分子的用途，用于調節植物葉脈顏色轉黃或調節植物組織礦物質元素分布。
全文摘要
本發明涉及調節植物葉脈顏色的基因及其用途。本發明提供一種調控植物葉脈顏色的基因，并且將之與植物的葉脈顏色相關聯，其還與調節植物組織中鎂元素的含量有關。并且，本發明還提供了導致植物葉脈顏色變黃的AtMGT10基因的突變體或片段。本發明為運用生物技術快速改良園藝植物葉脈顏色提供了非常重要基因資源；另外也為改良農作物礦質營養成分提供了有效途徑。
文檔編號C12N5/10GK102199600SQ20101013309
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者黃繼榮, 孫毅 申請人:中國科學院上海生命科學研究院