[發(fā)明專利]水稻轉(zhuǎn)錄因子Os04g08740基因CDS序列的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310347536.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104341528A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉斌;張傳玉;李宏宇;趙濤;劉軍;林辰濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C07K19/00
• 分類號(hào): C07K19/00;C12N15/62;C12N15/82;C12N1/21;A01H5/00;C12N15/11
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及水稻轉(zhuǎn)錄因子Os04g08740基因CDS序列的應(yīng)用。

背景技術(shù)

水稻(Oryza?sativa?L.)是我國(guó)和全世界最重要的三大糧食作物之一，是世界一半以上人口的主食，也是一個(gè)重要的功能基因研究的模式植物。與其相關(guān)的遺傳學(xué)和分子生物學(xué)研究一直倍受研究者的重視，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是基因表達(dá)調(diào)控的重要方式。當(dāng)前水稻增產(chǎn)的研究較依賴于有限的水稻種質(zhì)資源，傳統(tǒng)的雜交育種優(yōu)勢(shì)正在逐漸減弱，而水稻轉(zhuǎn)基因技術(shù)有可能發(fā)掘水稻進(jìn)一步增產(chǎn)的潛力。

在植物界中，能形成種子的植物約占植物總數(shù)的三分之二以上，作為重要的繁殖器官，種子同時(shí)也為人們提供食物來(lái)源，水稻就是其中的重要代表，種子來(lái)源于受精后的胚珠。從分子生物學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，種子的發(fā)育和萌發(fā)是一個(gè)有次序的、選擇性的基因表達(dá)過(guò)程。而轉(zhuǎn)錄因子在基因表達(dá)的精確調(diào)控中起到了關(guān)鍵性的作用。

禾谷類作物的產(chǎn)量很大程度上取決于其籽粒的大小，因此水稻籽粒性狀的基因調(diào)控是重要的研究領(lǐng)域。近年來(lái)，已經(jīng)通過(guò)基因克隆、QTL等技術(shù)手段揭示了至少8個(gè)基因在控制粒型方面具有重要作用。SG1基因編碼一個(gè)功能未知的蛋白，主要在水稻根和發(fā)育的穗中表達(dá)，該蛋白的過(guò)量表達(dá)出現(xiàn)短粒和矮化表型。SG1降低了對(duì)油菜素內(nèi)酯BR的應(yīng)答，通過(guò)減少細(xì)胞增殖從而降低諸如種子、穗軸節(jié)間等器官的伸長(zhǎng)。SGL1是一個(gè)類SG1蛋白，具有與SG1類似的功能，通過(guò)RNAi下調(diào)SG1及其同源基因SGL1的表達(dá)，水稻粒長(zhǎng)和穗軸的節(jié)間較野生型變長(zhǎng)（Nakagawa等，2012）。GS3位點(diǎn)是控制水稻粒重和粒長(zhǎng)的主效QTL，同時(shí)也是控制水稻粒寬和籽粒充實(shí)度的微效QTL(Fan,Xing等，2006;Mao,Sun等，2010)。PGL1是一個(gè)非典型的不結(jié)合DNA的堿性螺旋-環(huán)-螺旋蛋白(bHLH)，過(guò)量表達(dá)PGL1增加了籽粒長(zhǎng)度和重量。APG是PGL1的拮抗性互作因子，兩者都定位在核內(nèi)。PGL1/APG介導(dǎo)的籽粒長(zhǎng)度增加是由于內(nèi)穎細(xì)胞長(zhǎng)度增加引起的。APG和PGL1不影響已知籽粒長(zhǎng)度調(diào)控基因GS3和SRS3的表達(dá)。PGL1-APG代表了一個(gè)新的籽粒長(zhǎng)度和重量調(diào)控途徑，APG是一個(gè)負(fù)向調(diào)節(jié)子，其功能受到PGL1的抑制（Heang等，2012）。Mi3(t)基因，來(lái)源于秈型水稻Y34，該基因能使粒長(zhǎng)縮短35.7%～47.4%，千粒重降低45.9%～62.4%，它主要控制籽粒長(zhǎng)度，產(chǎn)生小粒(劉明偉等，2005)。張啟發(fā)等（Yibo?Li,Chuchuan?Fan,QIfa?Zhang.et?al.(2011)Natural?variation?in?GS5plays?an?important?role?in?regulating?grain?size?and?yield?in?rice.Nature?Gennetics）研究發(fā)現(xiàn)GS5編碼一個(gè)調(diào)節(jié)籽粒大小的絲氨酸羧肽酶，是控制籽粒大小的正調(diào)節(jié)因子，過(guò)表達(dá)GS5可使水稻籽粒明顯變大；轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控籽粒大小方面起著非常重要的作用，OsWRKY78可以調(diào)節(jié)水稻莖的伸長(zhǎng)和種子的發(fā)育，OsWRKY78突變體可以使莖桿變矮化影響籽粒發(fā)育；螺旋-環(huán)-螺旋蛋白(bHLH)類轉(zhuǎn)錄因子能通過(guò)調(diào)控外稃和內(nèi)稃細(xì)胞的長(zhǎng)度影響谷粒的大小。此外，控制水稻籽粒性狀的基因還有g(shù)GL7和gGL7-2。但Orphan家族的基因在影響籽粒大小方面的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。總之，控制水稻籽粒發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，涉及到多基因多條途徑的協(xié)調(diào)控制，目前發(fā)現(xiàn)調(diào)控該性狀的基因不多，調(diào)控籽粒發(fā)育的分子機(jī)理尚未闡明，因此，尋找控制籽粒性狀發(fā)育的基因和新的發(fā)掘手段對(duì)作物改良并提高作物產(chǎn)量具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供水稻轉(zhuǎn)錄因子Os04g08740基因CDS序列的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明首先提供一種組成型水稻轉(zhuǎn)錄因子，即融合蛋白（VP16）₄-Linker-Os04g08740。

其中，VP16為來(lái)自單純皰疹病毒的VP16蛋白，將4個(gè)VP16功能域基序融合在一起可構(gòu)成一類增強(qiáng)子，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄因子的功能，從而在轉(zhuǎn)基因植株中出現(xiàn)更明顯的表型變化。上述融合蛋白中涉及的（VP16）₄，即VP64是由4個(gè)VP16蛋白的氨基酸序列以Gly-Ser為間隔形成的融合蛋白，其氨基酸序列和核苷酸序列分別如SEQ?ID?No.10和SEQ?ID?No.4所示。