本发明属于植物基因工程，具体涉及豌豆psgsaat基因及其在调控植物光合作用中的应用。
背景技术：
1、豌豆(pisum sativum linn.)，豆科豌豆属作物，是重要的经济作物。豌豆生命力和适应力极强，可在干旱、寒冷、贫瘠的土壤中生存，我国栽培历史悠久，且遗传资源丰富。
2、光合作用是地球上最重要的化学反应之一，可将光能转变为化学能，为人类和地球其他生物提供生存必须的物质基础。叶绿素是光合作用至关重要的色素分子，其合成受阻会影响作物正常生长发育，并显著降低光合作用效率，严重影响作物产量和品质。叶绿素属于四吡咯化合物，通过四吡咯生物合成途径合成。5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinicacid，ala)的合成被认为是四吡咯生物合成代谢途径最重要的调控和限速步骤，而谷氨酸-1-半醛氨基转移酶(glutamate-1-semialdehyde aminotransferase，gsaat)是ala的合成限速酶，
3、目前，gsaat的功能在烟草、油菜、番茄和水稻中均有报道。有相关研究发现，gsaat功能缺失会导致相应植株叶片出现黄绿色的表型，影响叶绿素合成和引起光合速率下降。豌豆虽为重要的蔬菜作物，但由于缺少有效的功能验证系统，且突变体材料非常有限，使其功能基因组学研究相对滞后，豌豆中psgsaat基因未见报道。因此，对豌豆叶绿素生物合成途径中的关键催化酶psgsaat及编码基因进行研究不但具有重要的理论意义，而且在提高豌豆的光合效率、增加产量等许多方面具有潜在的应用前景。
技术实现思路
1、为解决现有技术中未见报道豌豆psgsaat蛋白及其编码基因功能研究的问题，本发明提供了一种调控植物光合作用的豌豆谷氨酸-1-半醛氨基转移酶编码基因psgsaat及其蛋白psgsaat，利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing，vigs)技术构建psgsaat沉默豌豆植株，并测定叶绿素、叶绿体结构、光合荧光参数等指标，证明psgsaat基因在豌豆光合作用中的功能。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
2、本发明的第一个目的是提供一种豌豆psgsaat基因，所述豌豆psgsaat基因的核苷酸序列如seq id no.1所示，所述豌豆psgsaat基因表达的蛋白的氨基酸序列如seq idno.2所示。
3、所述豌豆psgsaat基因的获得方法为利用紫花苜蓿gsaat cdna序列(genbankaccession no.:hq244440.1)，在豌豆全基因组和转录组数据库(https://urgi.versailles.inra.fr/blast/)中进行核苷酸blast，获得的豌豆psgsaat的cdna序列(psat5g001920.1)。通过软件primerpremire 5.0设计特异性引物psgsaat-f:gaaaggtctaattaaacggcattg(seq id no.3)和psgsaat-r：tccaaattcaagagacttcccta(seqid no.4)，以豌豆cdna为模板扩增获得psgsaat基因的核苷酸序列seq id no.1和氨基酸序列seq id no.2。
4、所述psgsaat基因的核苷酸序列由1428个碱基组成，编码475个氨基酸，预测分子量为50kda。叶绿体信号肽预测结果显示，psgsaat基因编码的蛋白质定位在叶绿体中，其氨基端18个氨基酸为叶绿体信号肽。
5、本发明的第二个目的是提供一种与所述豌豆psgsaat基因相关的生物材料。
6、其中，所述生物材料包括为所述豌豆psgsaat基因或含有所述豌豆psgsaat基因的重组表达载体、重组菌或转基因细胞系；或对受体植物中所述豌豆psgsaat基因进行抑制表达的材料。
7、所述重组表达载体包括所述豌豆psgsaat基因，还包括用于连接所述豌豆psgsaat基因的质粒。
8、优选地，所述质粒包括pcambia2300-psgsaat载体、pcambia1300-psgsaat载体、pbi121-psgsaat载体。
9、通过包含所述豌豆psgsaat基因的重组表达载体可以获得psgsaat基因过表达豌豆植株。
10、所述工程菌和宿主细胞可理解为本领域技术人员在转基因过程中所使用的的工程菌或宿主细胞，比如农杆菌gv3101和大肠杆菌dh5a。但随着科技发展，所述工程菌和宿主细胞的选择也许会发生变化，或非转基因目的的应用领域，也同样涉及载体和工程菌的利用，但只有含有本发明所述基因或本发明所述的载体，均在本发明的保护范围内。
11、通过包含所述豌豆psgsaat基因的所述重组表达载体的工程菌或宿主细胞可以将所述豌豆psgsaat基因的重组表达载体转入豌豆植株中。
12、对受体植物中所述豌豆psgsaat基因进行抑制表达的材料包括pcape1、pcape2-psgsaat和pcape2-gfp。
13、通过所述豌豆psgsaat基因抑制表达质粒载体可获得psgsaat基因抑制表达豌豆材料。
14、通过对受体植物中所述豌豆psgsaat基因进行抑制表达的材料可以证明psgsaat基因对豌豆叶绿素、叶绿体结构及光合作用的影响。
15、本发明的第三个目的是提供所述豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白或所述豌豆psgsaat基因相关的生物材料在调控植物光合作用中的应用。
16、具体的生物材料包括含有所述豌豆psgsaat基因的重组表达载体、工程菌或宿主细胞；或对受体植物中所述豌豆psgsaat基因进行抑制表达的材料。
17、其中，所述植物为豌豆。
18、所述应用包括如下任一种或几种的应用；
19、调控植物叶绿素的含量；
20、调控植物叶绿体结构；
21、调控植物光合作用；
22、调节植物光系统电子传导。
23、叶绿素是维持光合作用的重要色素，psgsaat基因负责豌豆叶绿素合成，通过在豌豆中过表达psgsaat基因可提高豌豆植株叶片中叶绿素含量，从而提高豌豆植株光合作用效率，通过改变豌豆中psgsaat基因或其编码蛋白的表达量，可达到调控豌豆光合作用的目的。
24、优选地，通过提高或者降低所述豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白在植物中的表达量和/或活性，进而调节植物的光合作用。
25、psgsaat基因沉默导致豌豆植株叶绿素含量下降，叶绿体结构异常，叶片中光合参数异常，光系统ii反应中心的电子传递受到影响，豌豆植株体内光化学反应活性降低，光合速率受到影响，证明了psgsaat基因或其编码的蛋白在维持光合作用中的功能。通过改变豌豆中psgsaat基因或其编码蛋白的表达量，可达到调控豌豆光合作用的目的。
26、优选地，提高所述豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白在植物中的表达量和/或活性是通过向植物转化入如所述豌豆psgsaat基因或包含所述基因表达的蛋白。
27、豌豆转入psgsaat基因或包含所述基因表达的蛋白后会提高叶片叶绿素合成能力，从而增加叶片中叶绿素含量，最终提高豌豆植株光合作用效率。
28、优选地，降低所述豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白在植物中的表达量和/或活性是通过沉默植物中所述豌豆psgsaat基因实现的。
29、通过沉默豌豆中所述psgsaat基因，豌豆叶绿素含量减少，叶绿体结构异常，光和参数异常，光合速率下降，证明了豌豆中psgsaat基因及其编码的蛋白对维持豌豆正常的叶绿素含量，叶绿体结构和光合作用的重要功能。
30、优选地，通过病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing，vigs)技术实现豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白在植物中的表达量和/或活性降低。
31、所述vigs技术能抑制psgsaat基因的转录，豌豆中vigs技术是利用豌豆早褐病毒(pebv)开发，该病毒包含两条正义单链的基因组rna，称rna1和rna2。rna1编码参与病毒复制和在植物体内移动的蛋白。rna2编码植物外壳蛋白及线虫转导必需蛋白，利用这一特点将rna2中编码线虫转导蛋白的序列用gfp取代，并在两端加上酶切位点。将rna1和rna2构建到农杆菌双元载体pcambia1300中，称为pcape1和pcape2。
32、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
33、本发明提供了一种豌豆psgsaat基因的核苷酸序列如seq id no.1所示，该基因表达的蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。本发明提供了psgsaat蛋白或其基因沉默材料在调控植物光合作用中的应用。在正常生长条件下，降低目的植物中psgsaat基因的表达量，能够明显抑制植物的光合效率，本发明对于探讨叶绿素合成基因参与调控植物光合作用的分子机理的研究具有指导意义。本发明在提高豌豆的光合效率、增加产量等许多方面具有潜在的应用前景。
1.一种豌豆psgsaat基因，其特征在于，所述豌豆psgsaat基因的核苷酸序列如seq idno.1所示，所述豌豆psgsaat基因表达的蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。
2.根据权利要求1所述的一种豌豆psgsaat基因，其特征在于，克隆所述豌豆psgsaat基因的特异性引物包括psgsaat-f和psgsaat-r；psgsaat-f的核苷酸序列如seq id no.3所示；psgsaat-r的核苷酸序列如seq id no.4所示。
3.一种与权利要求1所述的豌豆psgsaat基因相关的生物材料，其特征在于，所述生物材料包括为所述豌豆psgsaat基因或含有所述豌豆psgsaat基因的重组表达载体、工程菌或宿主细胞；或对受体植物中所述豌豆psgsaat基因进行抑制表达的材料。
4.权利要求1所述豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白或权利要求3所述豌豆psgsaat基因相关的生物材料在调控植物光合作用中的应用。
5.据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述应用包括如下任一种或几种的应用；
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，通过提高或者降低所述豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白在植物中的表达量和/或活性，进而调节植物的光合作用。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，提高所述豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白在植物中的表达量和/或活性是通过向植物转化入如权利要求1所述豌豆psgsaat基因或包含如权利要求1所述基因表达的蛋白。
8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，降低所述豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白在植物中的表达量和/或活性是通过沉默植物中所述豌豆psgsaat基因实现的。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，通过病毒诱导的基因沉默技术实现豌豆psgsaat基因或其编码的蛋白在植物中的表达量和/或活性降低。
10.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述植物为豌豆。
