[發明專利]一個調控水稻根生長發育的轉錄因子基因OsWOX20的克隆及應用

有效

• 申請號: 200710052664.2
• 申請日: 2007-07-09
• 公開（公告）號: CN101323853A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 趙毓;周道繡
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域。具體涉及一個調控水稻根生長發育的轉錄因子基因OsWOX20的分離克隆、功能驗證和應用。所述的基因與植物根的發育及結構建成有關。

背景技術

根是植物在進化過程中出現的非常重要的營養器官。種子植物的根系統一般由種子根、不定根和側根組成。種子根是在胚胎發育過程中形成的；不定根和側根則是在胚后發育過程中通過細胞的分化形成的。植物的根在植物的整個生長發育過程一般有兩大主要功能：固定植物；吸收水分和無機鹽。整個根系的正確建成及其基本結構的產生是完成這兩大功能的重要保證。所以根系的結構、發育程度與植物的生物產量密切相關。

相對于擬南芥而言，單子葉植物(禾本科植物)除了具有種子根、側根外還可以產生數量很多的冠狀根。目前在水稻中已經分離和鑒定了幾個與根發育相關的突變體和基因，這些基因或突變體不同程度地影響種子根(SR)、側根(LR)和冠狀根(CR)的發育。最早報道的QHB基因是一個WUS-type?homeobox的轉錄因子，其超量表達后沒有CR的形成(Noriko?Kamiya?et?al.，Isolation?and?characterization?of?a?riceWUSCHEL-type?homeobox?gene?that?is?specifically?expressed?in?the?central?cells?of?a?quiescent?center?in?the?rootapical?meristem.The?Plant?Journal.2003，35，429-441)；Crll編碼植物特有的ASYMMETRICLEAVES2/LATERAL?ORGAN?BOUNDARIES家族的蛋白，該突變體根的表型與過量auxin產生的表型一致：LR數量減少，根向重力性消失(Yoshiaki?Inukai?et?al.，Crown?rootless1，Which?Is?Essential?for?Crown?RootFormation?in?Rice，Is?a?Target?of?an?AUXIN?RESPONSE?FACTOR?in?Auxin?Signaling，The?Plant?Cell.2005，17，1387-1396)；ARL是一個參與細胞脫分化的生長素應答因子，它通過促進中柱鞘細胞分裂的起始而參與不定根的產生(Hongjia?Liu?et?al.，ARL1，a?LOB-domain?protein?required?for?adventitious?root?formation?in?rice。The?Plant?Journal(2005)43，47-56)；OsAGAP編碼水稻中的一種ADP-核糖基化因子(ARF)GTPase的激活蛋白，它可以破壞生長素的極性運輸，從而影響初生根和側根的發育(Xiaolei?Zhuang?etal.，Over-expression?of?OsAGAP，an?ARF-GAP，interferes?with?auxin?influx，vesicle?traffi?cking?and?rootdevelopment.The?Plant?Journal，2006)；依賴Trp的生長素合成途徑中的YUCCA家族的YUCCA1基因通過影響生長素的合成來影響水稻根的發育(Yuko?Yamamoto?et?al.，Auxin?Biosynthesis?by?the?YUCCA?Genes?in?Rice.Plant?Physiology，March?2007，Vol.143，pp.1362-1371)；OsPID正向調節PIN生長素的輸出載體，影響生長素分布，其超量表達可以推遲不定根的發育，使根失去向重力性(Yutaka?Morita?and?JunkoKyozuka，Characterization?of?OsPID，the?Rice?Ortholog?of?PINOID，and?its?Possible?Involvement?in?the?Control?ofPolar?Auxin?Transport.Plant?Cell?Physiol.48(3)：540-549，2007)。

從以上的研究結果可知植物根的生長發育與生長素的合成、運輸和分布密切相關，已報導的基因只影響水稻根發育的一個方面。本發明找到了一個來源于水稻，同時調控水稻SR，CR，LR數量和伸長等多方面的轉錄因子基因，該基因超量表達后能影響內源生長素的含量、極性運輸和分布，從而引起植物體內與生長素代謝相關的一系列基因表達的改變，并最終引轉基因植株地下產生多根和異位根的表達。

發明內容