[發明專利]一種調控水稻葉形的鋅指蛋白基因OsRLZP及其應用

有效

• 申請號: 201310655783.2
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103993017A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 牛向麗;吳海云;毛云
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;C07K14/415;A01H5/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生;王偉

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域，特別涉及一種水稻葉形控制基因及其在作物株型改良遺傳育種中的應用。

背景技術

水稻葉片作為進行光合作用的主要器官是水稻產量形成的決定性因素。較大的葉面積才能構成較大的光合群體，但葉片過長、過寬時容易批垂，反而會降低群體的總受光面積，并影響種植群體的通風狀況，易于病原微生物滋生繁衍。因而，水稻葉片形態改良一直是株型改良的重要目標。

水稻葉片形態主要指標包括：葉片卷曲度、傾角、披散程度以及葉片寬度等。分子遺傳學研究進展顯示，水稻葉片卷曲度主要由卷葉基因調控葉片近/遠軸間發育、泡狀細胞的發育、厚壁組織的形成以及葉片角質層的發育等其中某一環節來實現；葉傾角主要經由葉角基因調控油菜素內酯信號傳導而影響葉枕細胞的生長發育；葉片披垂度可能是通過披葉基因DL1等控制葉片中脈的發育；窄葉基因則主要調控生長素的合成與極性運輸、維管組織的發育和分布，影響葉片維管束數目及寬度。但迄今為止，已克隆葉形調控基因并不多且基因間相互關系的研究也還不夠深入，還不能完整清晰地勾勒水稻葉形建成和發育的分子調控網絡(徐靜等，作物學報，2013)。

由于葉片適度卷曲的群體可以明顯提高葉片直立性，既能增加葉長寬又可避免葉片批垂，改善群體通風與光照條件，促進后期干物質增長，有利于提高經濟系數。所以，在水稻育種家提出的理想株型中均認為直立葉是水稻理想株型的重要組成部分。如，周開達的“重穗型”株型模式認為“葉片內卷直立”較宜(四川農業大學學報，1995)；袁隆平的超高產雜交稻的理想株型中上三葉應“長、直、窄、凹、厚”(雜交水稻，1997)。

水稻卷葉性狀可以由外界環境脅迫如干旱、蟲害等引起，但受基因控制的卷葉性狀則是能夠遺傳、具有重要價值的育種目標。目前已定位了近20個卷葉基因，如rl1、rl2、rl3、rl4、rl5、rl6、rl7、rl9、rl10、rl11、rl12、rl(t)、url1、nal3、RL-A2、SLL1、NRL1、OsAGO7，(潘存紅等，中國水稻科學，2011；zhang等，Plant?Cell，2009)，其中多數基因為隱性遺傳。但精細定位的卷葉基因并不多，被克隆的卷葉基因就更少。在已克隆的卷葉基因中，SHALLOT-LIKE1(SLL1)編碼一個SHAQKYF類MYB轉錄因子，通過調控水稻葉片遠軸面厚壁組織細胞的程序化死亡來控制水稻葉片卷曲性狀(zhang等Plant?Cell，2009)。Shi等(Planta，2007)通過T-DNA標簽法克隆水稻OsAGO7基因，其過量表達使葉片卷曲。

鋅指蛋白(zinc-finger?protein)是轉錄因子中研究得比較深入的一個類型，因其具有可以結合鋅離子的指狀結構域-鋅指結構域(zinc-finger?domain)而命名。鋅指蛋白中有單個或成簇出現的鋅指結構域，依賴在長期進化過程中形成的鋅指結構域的多變組合，使其能夠結合DNA、RNA等分子而具有調控基因轉錄、染色質重構等多種生理功能(Gamsjaeger等，Trends?Biochem?Sci,2007)。植物中普遍存在鋅指蛋白，有些鋅指蛋白是植物所特有，并廣泛參與植物各個時期的生長發育調控、脅迫應答等。水稻鋅指蛋白基因在葉片發育調控中作用還未闡明，而這對于克隆新的水稻葉形控制基因資源，應用于株型改良遺傳育種具有重要價值。

發明內容

本發明的目的是在于提供一個控制水稻葉片發育的基因，所述基因的上調可以影響水稻葉片形態。

本發明的技術方案如下：

本發明所述控制水稻葉形的基因，命名為OsRLZP(Oryza?sativa?Rolling?Leaf?Zinc-finger?Protein)，其核苷酸序列如序列表中SEQ?ID?NO：1所示。

所述基因編碼蛋白的氨基酸序列如序列表中SEQ?ID?NO：2所示。其編碼序列在第68-88位氨基酸、第94-117位氨基酸各有一個鋅指(zinc-finger)結構域。

該基因的克隆：根據GenBank中水稻mRNA序列(登錄號：AK063705)，利用引物設計軟件Primer?Premier?5.0設計PCR特異引物。從水稻葉片中提取總RNA，通過反轉錄PCR技術從水稻中分離到OsRLZP基因編碼序列。

本發明所述OsRLZP基因過表達真核重組質粒，是將SEQ?ID?NO：1所述基因全長編碼序列插入到真核表達載體pHB中獲得。