本发明属于基因工程领域，涉及一个水稻胚乳发育相关蛋白osmsic及其编码基因与应用。
背景技术：
1、水稻是全世界50％以上人口的主要粮食作物。水稻种子主要由颖壳、种皮、糊粉层、胚和胚乳组成。胚乳是水稻种子的主要食用部位，其发育过程直接影响稻米品质及产量。随着人民生活水平的提高，提升稻米品质成为水稻育种的重要目标之一。目前稻米品质改良仍面临许多问题，包括优良等位基因的稀缺性和分子机制不明确等，因此深入解析水稻胚乳发育的分子机制，阐明胚乳发育过程中淀粉与储藏蛋白等储藏物质累积与代谢的调控网络，将有助于通过现代分子育种技术手段培育优质稻米。
2、水稻胚乳是核型胚乳，其发育根据细胞学特征可分为四个主要阶段：游离核期、细胞化期、储存物质积累期及成熟期。游离核期和细胞化期在整个胚乳发育进程中的时间占比较小，但是水稻胚乳发育的关键生物学事件。游离核期向细胞化期转变发生时间的提前或者延后均能导致种子败育。储存物质积累期也被称为籽粒灌浆期，该阶段籽粒中淀粉、储藏蛋白以及脂类等物质的积累，对稻米产量及品质形成具有决定性作用。水稻胚乳中储存物质主要是淀粉，约占种子干重的90％左右，水稻淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，直链淀粉和支链淀粉的比例会影响稻米的食味品质。
3、机械敏感性离子通道(mechanosensitive ion channels，msic)或机械力敏感通道(ms channels)是一类由膜整合蛋白组成的门控离子通道，可将细胞外的牵张、压力、重力、渗透压变化、病原体入侵，以及细胞自身因细胞分裂和生长产生的机械力等信息转化为电化学信号传入细胞，并作出响应。至今尚未报道过此类蛋白影响水稻胚乳发育。目前已经克隆了多个参与水稻胚乳发育的重要调控基因，但胚乳发育的遗传调控网络非常复杂，进一步挖掘新的参与胚乳发育的关键基因，解析其对稻米品质的影响，将有助于通过基因工程的手段改良稻米品质。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一个水稻胚乳发育相关蛋白osmsic及其编码基因与应用。
2、本发明提供的水稻胚乳发育相关蛋白osmsic，来源于稻属水稻(oryzasativavar.w017)，是如下(a)或(b)的蛋白质：
3、(a)由序列表中seq id no.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
4、(b)将seq id no.1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与胚乳发育相关的由seq id no.1衍生的蛋白质。
5、序列表中的seq id no.1由2505个氨基酸残基组成。
6、为了使(a)中的osmsic便于纯化和研究在水稻细胞的亚细胞位置，可在由序列表中seq id no.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1的flag标签和表2所示的gfp标签。
7、表1 flag标签的序列
8、 dykddddk
9、表2 gfp标签的序列
10、
11、上述(b)中的osmsic可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的osmsic编码基因可通过将序列表中seq id no.2所示的dna序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1或表2所示的标签的编码序列得到。
12、编码上述水稻胚乳发育相关蛋白的基因osmsic也属于本发明的保护范围。
13、所述基因osmsic可为如下1)或2)或3)或4)的dna分子：
14、1)序列表中seq id no.2所示的dna分子；
15、2)序列表中seq id no.3所示的dna分子；
16、3)在严格条件下与1)或2)限定的dna序列杂交且编码所述蛋白的dna分子；
17、4)与1)或2)或3)限定的dna序列具有90％以上同源性，且编码调控胚乳发育相关蛋白的dna分子。
18、seq id no.2由7518个核苷酸组成，为osmsic的cds序列。
19、seq id no.3由25428个核苷酸组成，为osmsic的dna序列。
20、含有以上任一所述基因的重组表达载体也属于本发明的保护范围。
21、可用现有的植物表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。
22、所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3′端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mrna加工或基因表达的dna片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mrna前体的3′端，如农杆菌冠瘿瘤诱导(ti)质粒基因(如胭脂合成酶nos基因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3′端转录的非翻译区均具有类似功能。
23、使用所述基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或组成型启动子，如花椰菜花叶病毒(camv)35s启动子、玉米的泛素启动子(ubiquitin)，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，这些增强子作用区域可以是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。
24、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。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。
25、所述重组表达载体可为在1300-221-flag载体的多克隆位点kpni和bamhi之间重组插入所述基因osmsic得到的重组质粒。所述重组质粒具体可为1300-221-flag-osmsic；所述1300-221-flag-osmsic是由osmsic基因组编码序列通过重组技术插入到1300-221-flag多克隆位点kpni和bamhi之间得到的(clontech公司，infusion重组试剂盒)。
26、将含有osmsic的1300-221-flag命名为1300-221-flag-osmsic。
27、含有以上任一所述基因osmsic的表达盒、转基因细胞系及重组菌均属于本发明的保护范围。
28、扩增所述基因osmsic全长或任一片段的引物对也属于本发明的保护范围。
29、本发明的另一个目的是提供一种培育胚乳正常发育的转基因植物的方法。
30、本发明提供的培育胚乳正常发育的转基因植物的方法，是将所述基因导入胚乳发育异常的植物中，得到胚乳发育正常的转基因植物；所述胚乳发育异常植物为胚乳表现外圈透明且中心粉质(心白胚乳)表型的植物；所述胚乳发育正常的转基因植物为胚乳表现透明的转基因植物。具体来说，所述基因通过所述重组表达载体导入胚乳发育异常植物中；所述胚乳发育异常植物可为突变体msic。
31、所述蛋白、所述基因、所述重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌或所述方法均可应用于水稻育种。
32、利用任何一种可以引导外源基因在植物中表达的载体，将编码所述蛋白的基因导入植物细胞，可获转基因细胞系及转基因植株。携带有所述基因的表达载体可通过使用ti质粒、ri质粒、植物病毒载体、直接dna转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。被转化的植物宿主既可以是单子叶植物，也可以是双子叶植物，如：烟草、百脉根、拟南芥、水稻、小麦、玉米、黄瓜、番茄、杨树、草坪草、苜蓿等。
33、本发明的水稻胚乳发育相关蛋白osmsic影响水稻胚乳发育过程，包括储存物质积累过程和复合型淀粉颗粒的形成及发育。将所述蛋白的编码基因导入胚乳发育异常的植物中，可以得到胚乳透明的转基因植物。所述蛋白及其编码基因可以应用于禾谷物类作物的遗传改良。
1.一种水稻胚乳发育相关蛋白osmsic，其特征在于选自如(a)或(b)所示的任一种：
2.编码权利要求1所述蛋白的基因osmsic。
3.根据权利要求2所述的基因osmsic，其特征在于：所述基因是如下1)或2)或3)或4)所述的dna分子：
4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒或重组菌。
5.根据权利要求4所述的重组表达载体，其特征在于：所述重组表达载体是在1300-221-flag载体的多克隆位点kpni和bamhi双酶切处插入权利要求2或3所述基因得到的重组质粒。
6.扩增权利要求2或3所述基因的全长或其任意片段的引物对。
7.权利要求1所述蛋白，权利要求2或3所述基因，权利要求4或5所述重组表达载体、表达盒或重组菌或者权利要求6所述的引物对在培育胚乳发育正常的转基因植物中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于所述植物为水稻。
9.一种培育胚乳发育正常的转基因植物的方法，是将权利要求2或3所述基因导入胚乳发育异常植物中，得到胚乳发育正常的转基因植物；所述胚乳发育异常的植物为胚乳外圈透明且中心粉质的植物；所述胚乳发育正常的转基因植物为胚乳外观透明正常的转基因植物。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：权利要求2或3所述基因通过权利要求4或5所述重组表达载体导入胚乳发育异常的植物中，优选的，所述植物为水稻。
