[发明专利]一种人源α-乳清蛋白转基因表达载体、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种人源α‑乳清蛋白转基因表达载体、其制备方法及其应用，能在玉米籽粒中表达人源α‑乳清蛋白的转基因材料。本发明将带有27‑kDγ‑zein信号肽和内质网滞留信号的人源α‑乳清蛋白CDS进行玉米密码子优化，与带有玉米27‑kDγ‑zein启动子/终止子的PTF102载体进行连接。该载体通过农杆菌介导的玉米幼胚转化实验进行玉米遗传转化，获得了人源α‑乳清蛋白转基因材料。对转基因事件的后代样本进行分析，发现人源α‑乳清蛋白可以在胚乳中稳定的表达，并且能够在成熟籽粒的胚乳中积累。胚乳中存在的人源α‑乳清蛋白提升了玉米籽粒中赖氨酸的含量，从而提高了玉米的营养品质。

技术领域

本发明涉及一种能在胚乳中特异性表达积累人源α-乳清蛋白的转基因玉米材料的及应用。

技术背景

玉米(Zea mays)是世界上产量最高的禾本科作物之一。除了作为粮食外，玉米还是禽畜重要的饲料来源，也是重要的工业原料。提升并改良玉米的蛋白质品质对提高其营养价值，扩宽其使用范围有着重要意义。

醇溶蛋白是玉米籽粒中的主要储藏蛋白，占总蛋白的60％以上，然而其赖氨酸和色氨酸等必需氨基酸含量极低，导致传统的玉米籽粒中氨基酸组成不均衡。目前改良玉米籽粒氨基酸比例的方法主要分为三种：

一是利用通过玉米的o2突变体；

二是改变玉米籽粒中涉及赖氨酸的代谢途径，增加其合成量或阻断其下游通路；

三是导入外源基因让玉米在胚乳中表达一个氨基酸比例均衡的蛋白，能够显著地提高籽粒的蛋白质品质。

相较于前两种方法，方法三避开了o2突变体农艺性状不佳的缺陷和改变代谢通路可能造成的不良影响，更加简单易行。

人源α-乳清蛋白是一种氨基酸比例均衡的蛋白质，与世界卫生组织(WHO)提出的理想蛋白质的氨基酸比例相接近。来源于人体，无生物毒性、安全性好。

为使人源α-乳清蛋白能够成功表达并在成熟中积累，利用玉米27-kDγ醇溶蛋白启动子的胚乳特异性构建在胚乳中表达人源α-乳清蛋白的转化载体，通过农杆菌介导的玉米幼胚转化技术来获得转基因后代，进而分析一系列生理生化表现及细胞学变化，以期获得高赖氨酸的转基因玉米果穗。

发明内容

本发明的目的之一在于构建一种人源α-乳清蛋白转基因表达载体及其制备方法。

本发明的目的之二在于使用人源α-乳清蛋白转基因表达载体进行转化获得转基因玉米植株。

本发明的目的之三在于获得的人源α-乳清蛋白转基因玉米植株的籽粒相较野生型赖氨酸含量提高。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种人源α-乳清蛋白转基因表达载体，采用PTF102作为转基因载体，将经过改造的人源α-乳清蛋白CDS作为目的基因连入PTF102转基因载体中，获得所述人源α-乳清蛋白转基因表达载体；其中PTF102转基因载体是的经过改造得到，并以玉米27kD-γ-醇溶蛋白启动子和终止子表达目的基因。

优选地，所述人源α-乳清蛋白CDS为SEQ ID NO:1所示序列，SEQ ID NO:1的基因序列为: