[發明專利]一種植物種子離層區發育調控基因及其應用

有效

• 申請號: 201210052938.9
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN103290024A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 韓斌;周艷;呂丹鳳;李燦陽;羅江虹;朱靜潔;上官穎穎
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海生命科學研究院
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

技術領域

本發明屬于生物技術和植物學領域；更具體地，本發明涉及一種植物種子離層區發育調控基因及其應用。

背景技術

雖然落粒性有利于野生稻的種子傳播，但在栽培稻中往往帶來產量減少等負面影響。人類的祖先很早就從選擇落粒性降低的角度開始對水稻的馴化過程。水稻種子的脫落發生在一個被稱為離層區(disarticulation?zone；abscission?zone)的地方。該區域由一至兩層形態較小，胞質稠密，并且呈扁平狀排列的細胞組成。這些細胞在響應一些促進脫落的生物或非生物信號時表現出與周圍細胞不同的生理生化反應(Hoekstra，G.J.et?al.(2001).Anatomical?features?at?the?disarticulation?zone?in?florets?of?fatuoid?and?nonfatuoid?oat(Avena?sativa?L.).Can.J.Bot.79：1409-1416)。通常促進脫落的信號與植物遠端器官的衰老相關。但是，一系列環境因素，比如缺水，極端溫度，或昆蟲和病原菌的入侵等也會造成葉片，花或果實的提前脫落(Taghizadeh，M.S.et?al.(2009).Water?deficit?changes?the?anatomy?of?the?fruit?abscission?zone?in?Raphanus?raphanistrum?(Brassicaceae).Aust.J.Bio.57：708-714)。不合時宜的脫落會造成許多農作物或果樹的減產。因此，了解脫落過程在現代農作物中是怎樣被調控的具有重要的農業意義。

在水稻中，有兩個與馴化有關的落粒基因通過圖位克隆得到。其中一個是SH4。SH4編碼一個MYB家族轉錄因子，帶有DNA結合結構域。栽培稻sh4的一個單氨基酸突變導致落粒性下降，但并沒有導致離層區完全散失(Li，C.B.，Zhou，A.L.，and?Sang，T.(2006).Rice?domestication?by?reducing?shattering.Science?311：1936-1939)。另一個與脫落相關的基因是qSH1，編碼一個BEL1類型的同源異型蛋白。qSH1是從不落粒的粳稻日本晴和落粒性較好的秈稻Kasalath的高世代回交群體克隆到。qSH1基因連同其上游約12Kb的5’UTR內的一個SNP共同決定離層區的分化(Konishi，S.et?al.(2006).An?SNP?caused?loss?of?seed?shattering?during?rice?domestication.Science?312：1392-1396)。最近報道的一個通過栽培稻突變體克隆到的OsCPL1，該基因編碼CDP磷酸化酶，被認為在水稻離層區發育過程中起著負調控的作用(Ji，H?et?al.(2010).Inactivation?of?the?CTD?phosphatase-like?gene?OsCPL?1enhances?the?development?of?the?abscission?layer?and?seed?shattering?in?rice.Plant?J.61：96-106)。除了水稻中這三個與落粒相關的基因外，小麥的Q基因也被報道影響種子的落粒性(Simons，K.J.et?al.(2006).Molecular?characterization?of?the?major?wheat?domestication?gene?Q.Genetics?172：547-555)。Q基因編碼一個AP2的轉錄因子。該轉錄因子家族被認為參與調控植物許多發育過程。

綜上，本領域有必要進一步研究調控植物中子落粒性能的基因，以應用于植物優良品種的篩選、育種。

發明內容

本發明的目的在于提供一種植物種子離層區發育調控基因及其應用。

在本發明的第一方面，提供一種調節禾本科植物種子落粒性的方法，所述方法包括：調節禾本科植物中SHAT1蛋白的表達。

在一個優選例中，所述的SHAT1蛋白是來源于水稻的SHAT1蛋白。

在另一優選例中，所述的SHAT1蛋白選自：

(a)SEQ?ID?NO：2所示氨基酸序列的多肽；或

(b)將SEQ?ID?NO：2所示氨基酸序列經過一個或多個(如1-20個；較佳地1-10個；更佳地1-5個；更佳地1-3個)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；