[發(fā)明專利]來源于擬南芥的GATA2蛋白在調(diào)節(jié)水稻發(fā)育中的應用

有效

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• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102766201A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 林文慧;王志勇;黃慧雅;羅小敏;胡雨微
• 申請（專利權）人: 中國科學院植物研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;A01H5/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;任鳳華

技術領域

本發(fā)明涉及一種來源于擬南芥的GATA2蛋白在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中的應用，具體涉及由序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)在調(diào)節(jié)水稻生長發(fā)育中的應用。

背景技術

擬南芥是植物遺傳學和分子生物學研究的重要模式材料，具有植株小、生命周期短、結子多、生活力強、基因組小、序列信息全、易產(chǎn)生或誘發(fā)突變、研究基礎好等眾多優(yōu)點。通過對擬南芥基因功能的研究，科學家們尋找到了很多有利于作物增產(chǎn)增收的植物發(fā)育調(diào)控機制。

光能對于植物生長發(fā)育及其重要，它不僅可以提供植物生長必須的能量，而且還是促進植物正常形態(tài)建成的信號，研究植物光反應的機制，提高植物的光反應和光能利用效率，是作物增產(chǎn)的重要途徑。

油菜素甾醇類物質(zhì)(Brassinosteroids，BRs)是一類重要的植物激素。已證明BR在植物的種子休眠與萌發(fā)、器官分化、維管組織發(fā)育、開花和衰老、以及向性建成等生長發(fā)育的重要過程中起到重要調(diào)控作用。BR與其它信號分子例如光之間存在密切聯(lián)系，與其他激素存在相互作用及調(diào)節(jié)。已有研究表明，BR可以誘導一系列細胞內(nèi)反應，如莖的延長，花粉管的延長，葉片的彎曲和偏上性生長。BR在一定濃度下會抑制根的生長，誘導乙烯的合成，促使質(zhì)子泵活化，以及調(diào)節(jié)相關基因表達。BR對我國最重要的農(nóng)作物水稻具有特異性的作用，BR的濃度與水稻葉夾角直接相關，葉夾角的大小是株型的主要指標之一，減小葉夾角可以增大水稻合理密植的程度，涉及重大農(nóng)業(yè)性狀改良，具有高度的科研和生產(chǎn)價值。

近年來在雙子葉模式植物擬南芥中對于BR信號轉導途徑的研究已經(jīng)取得了突破性的進展。BR廣泛調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育以及對外界環(huán)境因子變化的反應，在作物上的應用也已引起人們的廣泛興趣。對于BR的合成和活性水平，目前的研究主要集中在少量的突變體上，如擬南芥的det2、cpd和dwarf，它們共同的表型是矮小、卷葉、葉深綠、育性下降等；還有水稻的d61，brd等，它們的共同表型是矮小、葉夾角減小、育性下降等。對于BR信號的感受和轉導，植物中的BR是通過識別細胞表面的受體來進行信號傳遞的。植物BR信號轉導的研究由突變體的分析開始，對BR不敏感的突變體及它們的抑制子的遺傳學研究已經(jīng)鑒定到好幾個BR信號傳導途徑的關鍵組分，BR的信號轉導過程已經(jīng)清晰。

光對生物的作用不只是提供光合作用的能量，對植物和微生物來說還是一個重要的光形態(tài)建成信號。det2，cpd，dwf4等BR合成相關突變體暗中生長時表現(xiàn)出去黃化的特征，可能是由于突變導致暗中誘導了部分光控基因的表達，預示BR信號轉導與光反應有著密切的聯(lián)系，BR和光信號在信號傳遞過程中可以相互作用。研究表明光信號可以調(diào)控BR的合成途徑，BR的信號轉導參與調(diào)節(jié)不同光照條件下的向性反應。擬南芥BR合成突變體表現(xiàn)出明顯的光生長形態(tài)的異常，并且這些表型可以為外源BR恢復。

通過BZR1染色體免疫沉淀結合芯片分析的實驗，更多功能基因和信號途徑被證明參與了BR信號途徑，GATA轉錄因子家族就是其中之一。GATA是一類重要的轉錄因子，文獻表明它與光調(diào)控、生物鐘以及氮轉運相關。GATA家族成員的轉錄水平受到不同激素（BR等）其它環(huán)境因子（光等）的調(diào)控，同時顯示出多種生理功能，暗示著GATA家族廣泛參與了植物發(fā)育和形態(tài)建成過程。

GATA轉錄因子家族在真核生物（真菌、動物和植物）中非常保守，它具有特征性的WGATAR（W=T或A，R=G或A）序列和堿性區(qū)，植物中的大部分GATA具有因子CX2CX18CX2C樣的DNA結合域，同時也發(fā)現(xiàn)某些GATA具有超過18個的鋅指環(huán)或者擁有兩個鋅指結構域。擬南芥基因組中存在29個可能的GATA因子編碼序列，全部編碼具有一個鋅指結構的蛋白，可以根據(jù)進化關系和結構分析分成四個亞家族。已報道的GATA類因子可以調(diào)控擬南芥苗的生長點和花的發(fā)育、參與光反應以及影響氮代謝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種來源于擬南芥的GATA2蛋白的新用途。

本發(fā)明所提供的新用途為來源于擬南芥的GATA2蛋白在調(diào)節(jié)單子葉植物生長發(fā)育中的應用。

在本發(fā)明的實施例中，所述單子葉植物具體為水稻。所述生長發(fā)育體現(xiàn)在成株株高和/或楊花時間和/或分蘗數(shù)量上。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種培育株高變高和/或楊花提前和/或分蘗增加的轉基因水稻的方法。