[发明专利]大豆生物钟基因GmLCL1及其编码蛋白与应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，特别是涉及一个大豆生物钟基因、其编码蛋白及其在植物光周期和开花时间调节中的应用。

背景技术

大豆是重要的农作物之一，是植物蛋白质、食用油、生物柴油以及异黄酮和卵磷脂等次生代谢产物的重要来源。大豆是短日植物，开花受光周期的严格控制，因而不同区域间的优异品种不能相互引种，生育期也受环境光周期的制约(Zhang等，2008)。如果能降低大豆对光周期的敏感性，突破光周期对大豆开花的限制，就能解决大豆的引种问题，从而实现各区域间优质品种的相互交换，丰富各地优异种质资源，调节大豆生育期，提高大豆产量和品质。以往解决大豆光周期敏感性主要是通过杂交的方法获得新品种，但是，这种育种方法具有对亲本依赖性强和周期长等缺点，到目前为止尚未获得大豆光周期广适应性品种。

对拟南芥等植物的研究表明，植物的光周期是受极其复杂的调节网络控制的(Mouradov等，2002；Turck等，2008)。其中重要的一个调控途径是生物钟调控系统。拟南芥生物钟系统的中央振荡器主要有三个重要组分：即CCA1(Circadian Clock Associated 1)，LHY(Late Elongated Hypocotyl)和TOC1(Timing Of CAB Expression 1)。CCA1和LHY各编码MYB相关的转录因子，TOC1是一个伪反应调节因子（Pseudo-response regulator）。凌晨时，CCA1和LHY的转录达到高峰，其蛋白结合在TOC1启动子的夜晚元件（Evening element，EE）上协同抑制TOC1的转录。而在暗中，TOC1表达逐渐升高并在深夜达到高峰，高表达的TOC1通过一种未知的机制促进CCA1和LHY的表达并使其在凌晨达到高峰，三者形成一个反馈抑制环（Feedback loop），并有节律的振荡（Gould等，2006；Barak等，1998；Alabadi等，2002；Mizoguchi等，2002；Staiger等，2002）。

大豆是典型的短日植物，又是古四倍体，因此，研究大豆生物钟成分LHY/CCA1/TOC1，阐明其功能，对揭示大豆光周期调节及植物生物钟系统的进化和多样性具有重要意义。截止目前为止，通过调节大豆生物钟来改变植物对光周期的敏感性和开花时间尚未见报道。

发明内容

为解决通过对大豆生物钟的调节来改变植物对光周期的敏感性和开花时间的问题，本发明的目的是提供一种大豆GmLCL1蛋白。

大豆GmLCL1蛋白为：1）由SEQ ID No.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；或2）在SEQ ID No.1所示的氨基酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等活性的由1）衍生的蛋白质。

本发明的另一目的是提供编码上述的大豆GmLCL1蛋白的GmLCL1基因。

GmLCL1（全称为Glycine max L.LHYand CCAA1 Like）基因具有SEQ ID No.2所示的核苷酸序列。本发明的大豆GmLCL1基因是从大豆垦农18（Gycine max L.Kennong 18）中通过RT-PCR克隆到的一个基因。

应当理解，本领域技术人员可根据本发明公开的氨基酸序列，在不影响其活性的前提下，取代、缺失和/或增加一个或几个氨基酸，得到所述蛋白的突变序列。例如在非活性区段，将第（4）位酪氨酸（Y）替换为天冬氨酸（D），或是将第（12）位的缬氨酸（V）替换为异亮氨酸（I），或是将第（42）位的组氨酸（H）替换为酪氨酸（Y）。

因此，本发明的大豆GmLCL1蛋白还包括SEQ ID No.1所示氨基酸序列经取代、替换和/或增加一个或几个氨基酸，具有大豆GmLCL1蛋白同等活性的由大豆GmLCL1蛋白衍生得到的蛋白质。本发明基因包括编码所述蛋白的核酸序列。此外，应理解，考虑到密码子的简并性以及不同物种密码子的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。

本发明的另一个目的是提供携带GmLCL1基因的植物表达载体，所述的植物表达载体为p35S-GW。

本发明的GmLCL1基因，它的蛋白序列与拟南芥LHY蛋白的氨基酸序列之间的相似性为55.8%，在保守功能域（MYB DNA-bindingdomain）更与LHY蛋白高度相似，因此推测与拟南芥LHY基因功能类似，GmLCL1也具有抑制开花的功能。GmLCL1主要在大豆的叶片中表达，在开花期的第二复叶中表达量最高。