[发明专利]胚乳淀粉合成相关的转录因子及其应用

说明书

本发明涉及胚乳淀粉合成相关的转录因子及其应用。首次揭示一种转录因子OsbZIP34可应用于改良禾本科植物的产量性状或禾本科植物种子的淀粉性状，获得高产及种子淀粉含量提高的植物。

技术领域

本发明属于植物学和生物技术领域；更具体地，本发明涉及胚乳淀粉合成相关的转录因子及其应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L)是我国主要的粮食作物之一。稻米中淀粉含量62～86%，是人们食用的主要成分。水稻中的淀粉主要以淀粉粒的形式储藏于种子的胚乳中。胚乳中淀粉的含量和结构直接影响着水稻的产量和稻米的质量，如垩白是由于胚乳淀粉和蛋白质颗粒排列不够紧密而产生的不透明部分，又如稻米的直链淀粉含量的高低与米饭的黏性、柔软性、光泽和食味品质密切相关。水稻胚乳中的淀粉合成涉及到细胞质、造粉体两个细胞器，ADPG焦磷酸化酶、颗粒性结合型淀粉合成酶、可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶、去分支酶、淀粉磷酸化酶六类酶，α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷两类化学键的形成。淀粉合成过程是一系列酶在时间和空间协同作用的庞大而复杂的过程。

多项研究表明，水稻中的淀粉合成酶类基因从表达的组织部位和时期来区分，可以分为相对独立的两类，叶片高表达和胚乳中高表达。其中14个淀粉合成酶类基因在水稻开花后7天胚乳高表达，与胚乳中的淀粉合成密切相关。这14个基因具有相似的表达特征，推测水稻胚乳中存在一个调控网络，特异调控这些基因的表达，使其协同参与胚乳中的淀粉合成。

本发明人以前的研究发现，水稻未成熟种子核蛋白可以结合淀粉分支酶基因SBE1的启动子片段C53，而且这种结合可以被颗粒性结合型淀粉合成酶基因Wx的启动子片段Ha所竞争。这两个启动子片段中含有数个ACGT核心元件，通过突变实验证明了ACGT元件是水稻未成熟种子核蛋白的结合位点，而体外表达的水稻bZIP类转录因子REB也可以结合于这两个启动子片段。

本发明人进一步找到了一些OsbZIP类转录因子，可以特异结合SBE1的启动子片段C53(LOC_Os06g51084，-116～-42)，以及Wx的启动子片段Ha(LOC Os06g04200，-1651～-1399)。并对OsbZIP58/RISBZ1的功能进行了深入分析，发现OsbZIP58通过结合于水稻胚乳高表达的淀粉合成酶类基因启动子中富含ACGT元件的片段，调控若干淀粉合成酶类基因的表达，最终影响了水稻胚乳的淀粉合成。

发明内容

本发明的目的在于提供胚乳淀粉合成相关的转录因子及其应用。

在本发明的第一方面，提供一种改良禾本科植物的方法，包括：提高禾本科植物中OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的表达。

在一个优选例中，所述的改良禾本科植物是改良禾本科植物的产量性状；较佳地，包括：提高禾本科植物的产量；或增加禾本科植物种子的千粒重。

在另一优选例中，所述的改良禾本科植物是改良禾本科植物种子的性状；较佳地，包括：

增加禾本科植物种子的总淀粉含量；

增加禾本科植物种子直链淀粉含量；或

降低禾本科植物种子中的可溶性糖含量。

在另一优选例中，所述的OsbZIP34蛋白或其同源蛋白通过结合SBE1基因启动子和/或Wx基因启动子发挥调节作用，改良禾本科植物。

在另一优选例中，所述的提高禾本科植物中OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的表达包括：

(1)将外源的OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的编码基因转入植物细胞、组织、器官或组织，获得转化入OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的编码基因的植物细胞、组织、器官或种子；和

(2)将步骤(1)获得的转入了外源OsbZIP34蛋白或其同源蛋白的编码基因的植物细胞、组织、器官或种子再生成植物植株。