本发明属于基因工程领域，涉及一种植物淀粉生物合成相关蛋白osdam1及其编码基因与应用。
背景技术：
1、水稻(oryza sativa l.)是重要的粮食作物，是人类和牲畜重要的能量来源。糙米的胚乳约占其重量的90％，是稻米的主要食用部位。水稻籽粒在生长发育过程中所需的能量物质，主要以淀粉的形式储存在胚乳中，因此胚乳也是水稻能量物质的储藏库。水稻的胚乳发育不仅影响稻米的产量，对稻米的外观、加工、食味和营养品质都有重要影响。
2、胚乳的主要成分是淀粉，是由α-d-葡萄糖聚合而成的高分子碳水化合物，根据其化学成分分为支链淀粉(amylopectin)和直链淀粉(amylose)两种类型。支链淀粉是淀粉的主要形式，含量占总淀粉的65～85％；支链淀粉中α-1,4-糖苷键占95％，用于串联每条支链的葡萄糖分子；α-1,6-糖苷键占5％，用于连接每条分支链。直链淀粉约占总淀粉的20～30％(糯米中直链淀粉含量为0％)，是由α-1,4-糖苷键连接而成的单线性螺旋状结构，几乎没有分支。直链淀粉是影响稻米食味品质的主要因素。
3、淀粉合成的直接前体是腺苷二磷酸葡萄糖(adenosine diphosphate glucose，adpg)。利用adpg合成淀粉的过程涉及一系列的酶促反应，包括可溶性淀粉合酶(starchsynthase，ss)、颗粒结合淀粉合酶(granule bound starch synthase，gbss)、淀粉分支酶(starch branching enzyme，be)、淀粉去支酶(starch debranching enzyme，dbe)、磷酸化酶(phosphorylase，pho)；adpg可以在颗粒结合淀粉合成酶i(gbssi)的作用下生成直链淀粉，也可以在淀粉合酶ssi，ssii，ssiii和ssiv作用下生成支链淀粉。支链淀粉的合成还需要淀粉分支酶bes来引入α-1,6-糖苷键，以及dbes水解α-1,6-糖苷键。淀粉分支酶bes起引入支链的作用，淀粉去分支酶dbes包括异淀粉酶isa(isoamylase)和普鲁兰酶pul(pullulanase)，用于去除错位的分支，以促进支链淀粉形成结晶。
4、水稻胚乳中这些重要的淀粉合成酶异常，都会使淀粉的生物合成受阻，通常表现出籽粒粉质不透明，干瘪，皱缩，心白等表型，严重影响了稻米的外观和营养品质。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种植物淀粉生物合成相关蛋白osdam1及其编码基因与应用。
2、本发明提供的水稻淀粉合成相关蛋白osdam1，来源于稻属水稻(oryza sativavar.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/或添加且与淀粉合成相关的由seq id no.1衍生的蛋白质。
5、序列表中的seq id no.1由1306个氨基酸残基组成。
6、为了使(a)中的osdam1便于纯化和研究其在水稻细胞中的位置，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所示的gfp标签。
7、表1gfp标签的序列
8、
9、上述(b)中的osdam1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osdam1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所示的标签的编码序列得到。
10、编码上述淀粉生物合成相关蛋白的基因(osdam1)也属于本发明的保护范围。
11、所述基因osdam1可为如下1)或2)或3)或4)的dna分子：
12、1)序列表中seq id no.2所示的dna分子；
13、2)序列表中seq id no.3所示的dna分子；
14、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；
15、4)与1)或2)或3)限定的dna序列具有90％以上同源性，且编码淀粉合成相关蛋白的dna分子。
16、seq id no.2由3921个核苷酸组成，为osdam1的cds序列。
17、seq id no.3由4359个核苷酸组成，为osdam1的基因组序列。
18、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。
19、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。
20、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。
21、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。
22、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。
23、所述重组表达载体可为在pcubi1390载体的多克隆位点kpni和bamhi之间重组插入所述基因(osdam1)得到的重组质粒。所述重组质粒具体可为pcubi1390-osdam1；所述pcubi1390-osdam1是将osdam1基因组编码序列通过重组技术插入pcubi1390多克隆位点kpni和bamhi之间得到的(clontech公司，infusion重组试剂盒)。
24、将含有osdam1的pcubi1390命名为pcubi1390-osdam1。
25、含有以上任一所述基因(osdam1)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。
26、扩增所述基因(osdam1)全长或任一片段的引物对也属于本发明的保护范围。
27、本发明的另一个目的是提供一种培育淀粉生物合成正常的转基因植物的方法。
28、本发明提供的培育淀粉合成正常的转基因植物的方法，是将所述基因导入淀粉生物合成缺陷的植物中，得到淀粉合成正常的转基因植物；具体来说，所述基因通过所述重组表达载体导入淀粉合成异常植物中；所述淀粉合成异常植物可为dam1。
29、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。
30、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。
31、本发明首次发现、定位并克隆得到一个新的影响淀粉生物合成相关蛋白的基因osdam1。将所述蛋白的编码基因导入淀粉生物合成缺陷的植物中，可以得到淀粉合成正常的转基因植物。所述蛋白及其编码基因可以应用于作物的遗传改良。
1.一种水稻淀粉合成的蛋白osdam1，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所述蛋白的基因为osdam1。
3.根据权利要求2所述的基因osdam1，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pcubi1390载体的多克隆位点kpni和bamhi之间插入权利要求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淀粉合成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。
9.一种培育淀粉生物合成正常的转基因植物的方法，是将权利要求2或3所述基因导入淀粉合成异常植物中，得到淀粉生物合成正常的转基因植物；所述淀粉生物合成异常的植物为胚乳中淀粉粒发育和填充异常，成熟籽粒呈现不透明粉质的植物；所述淀粉生物合成正常的转基因植物为胚乳淀粉粒发育和填充正常，成熟籽粒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淀粉生物合成异常的植物中，优选的，所述植物为水稻。
