[發(fā)明專利]一種調(diào)控低溫下葉片顏色的蛋白質(zhì)及其基因和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310387533.5
• 申請日: 2013-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN103497954A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏祥進(jìn);胡培松;唐紹清;邵高能;焦桂愛;謝黎虹;圣忠華;宋建;劉聰利
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水稻研究所
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C07K14/415;C12N5/10;C12N1/21;C12N1/15;C12N1/19;C12N15/82
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種調(diào)控低溫下葉片顏色的蛋白質(zhì)及其基因和應(yīng)用。

背景技術(shù)

葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，水稻籽粒中2/3以上的干物質(zhì)是開花后通過光合作用獲得的（王旭軍，徐慶國，楊志建（2005）水稻葉片衰老生理的研究進(jìn)展，中國農(nóng)學(xué)通報(bào)21：187-190），光合作用的效率與葉綠體結(jié)構(gòu)和功能是否完整、光合作用復(fù)合體的穩(wěn)定性、葉綠素含量的高低都有著復(fù)雜的關(guān)系。近年來，葉色的應(yīng)用價(jià)值備受關(guān)注，葉色變異可以作為標(biāo)記性狀，在水稻雜交育種和良種繁育發(fā)揮重要作用，不但可以用于苗期剔除受外源花粉污染的種子和假雜種，還可以用于測定種子純度（章志興，陳善福（2001）葉片標(biāo)記技術(shù)在雜交水稻種子生產(chǎn)中的應(yīng)用，種子科技19：33-34）。另外，葉色突變體的研究對有效利用基因工程提高水稻的光合能力，培育高光效水稻，增加水稻產(chǎn)量具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

目前，利用水稻葉色突變體，已經(jīng)克隆出多個(gè)參與或調(diào)控葉綠素代謝和葉綠體發(fā)育的基因，通過分析基因功能、表達(dá)模式、基因間互作以及核-質(zhì)信號(hào)傳導(dǎo)，初步了解了水稻葉色形成及調(diào)控機(jī)理。目前為止，在擬南芥葉綠素合成過程中的關(guān)鍵酶都已鑒定出來（Nagata?N（2005）Identification?of?a?Vinyl?Reductase?Gene?for?Chlorophy11?Synthesis?in?Arabidopsis?thabliana?and?Implications?for?the?Evolution?of?Prochlorococcus?Species.?The?Plant?Cell?Online?17:233-240?），但在水稻中只有少數(shù)基因被鑒定出來，其他基因還有待進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)。此外，葉綠素降解的調(diào)控機(jī)制尚未明朗，核-質(zhì)互作的機(jī)理尚不清晰，有待深入進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種調(diào)控低溫下葉片顏色的蛋白質(zhì)及其基因和應(yīng)用的技術(shù)方案。

所述的一種編碼調(diào)控低溫下葉片顏色的基因，其特征在于是下列核苷酸序列之一：

1）其是SEQ?ID?No.1所述的核苷酸序列；

2）其是編碼由SEQ?ID?No.3所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)。

所述的一種調(diào)控低溫下葉片顏色的蛋白質(zhì)，其特征在于該蛋白質(zhì)具有SEQ?ID?No.3所示的氨基酸序列。

所述的一種轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系，其特征在于含有如SEQ?ID?No.1所示的核苷酸序列。

所述的一種轉(zhuǎn)基因重組菌，其特征在于含有如SEQ?ID?No.1所示的核苷酸序列。

所述的編碼調(diào)控低溫下葉片顏色的基因在培育葉綠體發(fā)育狀況變化的轉(zhuǎn)基因植物中的應(yīng)用。

所述的編碼調(diào)控低溫下葉片顏色的基因在培育苗期葉片白化的轉(zhuǎn)基因植株中的應(yīng)用。

本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下：

一、水稻苗期溫度敏感突變體ywl1的分離和遺傳分析

葉綠素含量分析結(jié)果表明ywl1突變體在23℃條件下葉片在生長發(fā)育過程中葉綠素積累速度較野生型慢，隨著葉片的成熟，葉綠素含量與野生型趨于一致；25℃條件下突變體兩葉一心前葉片黃白色，葉綠素含量顯著低于野生型，葉綠素?zé)晒鈪?shù)差異不顯著；28℃條件下突變體葉片表型及生理指標(biāo)與野生型趨于一致(圖1)。葉綠體超微結(jié)構(gòu)分析表明，ywl1突變體葉條紋葉白色部分大部分細(xì)胞內(nèi)部尚未分化出類囊體片層結(jié)構(gòu)及基粒，只有個(gè)別細(xì)胞能觀察到成熟的葉綠體，整個(gè)葉綠體表現(xiàn)發(fā)育不良，但隨著葉片的發(fā)育，基粒片層垛疊數(shù)目增加（圖4）。

為了確定ywl1突變體的表型是否由單基因控制，本發(fā)明對ywl1進(jìn)行了相應(yīng)的遺傳分析。在ywl1突變體與粳稻02428雜交得到的株F2單株中，分別獲得了株正常表型單株和株ywl1突變表型單株，正常表型和突變表型單株的分離比符合分離比3:1（見表1）。此外，ywl1突變體與野生型93-11雜交，以及ywl1突變體與粳稻02428雜交得到的F1植株均表現(xiàn)為正常表型。遺傳分析結(jié)果表明ywl1突變體的表型是由單隱性核基因突變體引起的。

表1?F2群體中白條紋葉植株和正常葉色植株的分離情況