[發(fā)明專利]水稻OsMADS25基因在促進(jìn)直根系植物側(cè)根生長(zhǎng)中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410353698.5
• 申請(qǐng)日: 2014-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN104140979A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘銀波;于春燕;蘇莎;黃琳麗;徐一淳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/84
• 分類號(hào): C12N15/84;C12N1/21;A01H5/00;C12R1/01
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及水稻OsMADS25基因在促進(jìn)直根系植物側(cè)根生長(zhǎng)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，我國(guó)是世界上最大的水稻生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。雜種優(yōu)勢(shì)的成功利用使得水稻產(chǎn)量得到了極大的提高，為解決世界范圍內(nèi)的糧食危機(jī)做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，自20世紀(jì)80年代以來，雜交水稻的產(chǎn)量就處于徘徊不前的局面。氮肥在水稻生產(chǎn)中的投入正成為增產(chǎn)的有力措施之一，但是大量氮肥的投入，不僅降低了氮素利用效率，同時(shí)也帶來了資源的浪費(fèi)以及水體的富營(yíng)養(yǎng)化等一系列環(huán)境問題。目前人們?cè)趦蓚€(gè)方面進(jìn)行調(diào)節(jié)來提高氮素利用效率，一是提高根質(zhì)膜對(duì)NH₄⁺的吸收能力；二是改進(jìn)對(duì)氮敏感性高的根部結(jié)構(gòu)，即擴(kuò)大根的吸收面積。因此，研究水稻根系響應(yīng)氮素營(yíng)養(yǎng)的分子機(jī)制，充分挖掘水稻自身吸收利用氮素的潛力以提高水稻氮素利用效率，不僅對(duì)于解釋植物根系生長(zhǎng)的可塑性具有重要的理論意義，而且對(duì)于提高水稻單位面積的產(chǎn)量具有重要的生產(chǎn)實(shí)踐價(jià)值。

根系作為植物的一個(gè)重要的吸收、合成、固定和支持器官，在作物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中起著重要的作用，健壯的根系能夠?yàn)橹参锷L(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分和水分，是植物高產(chǎn)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)際上己將根系研究作為進(jìn)一步提高農(nóng)作物生產(chǎn)力的一個(gè)極具潛力的基礎(chǔ)性科研課題。

水稻根系既是吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，也是很多物質(zhì)同化、轉(zhuǎn)化或合成的場(chǎng)所，還是與地上部進(jìn)行物質(zhì)交流的代謝器官。其生長(zhǎng)情況與活力會(huì)直接影響整個(gè)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)水平和產(chǎn)量水平。并且，在資源富集的條件下，根系分枝的增加與提高環(huán)境中的資源精確吸收利用密切相關(guān)，所以對(duì)于根系吸收營(yíng)養(yǎng)機(jī)制的研究非常依賴于對(duì)于內(nèi)在和外在的營(yíng)養(yǎng)因子如何影響根系分枝的了解。

上述研究結(jié)果雖然為研究氮素對(duì)水稻根的形態(tài)建成及根系對(duì)氮素的吸收利用積累了非常有價(jià)值的原始資料，但是這些研究大多數(shù)都集中在現(xiàn)象的觀察和物質(zhì)含量的變化測(cè)定方面，而沒有深刻解釋變化的內(nèi)因，因此離認(rèn)識(shí)氮素與水稻根系的生長(zhǎng)之間的關(guān)系的本質(zhì)還存在很大的距離。因此，借鑒模式植物中養(yǎng)分吸收利用研究的思路和技術(shù)手段，分離和鑒定水稻中與氮素吸收相關(guān)的關(guān)鍵基因，對(duì)于闡明水稻的氮素吸收利用及其調(diào)節(jié)的分子機(jī)制具有重要的理論意義，同時(shí)也對(duì)利用現(xiàn)代生物技術(shù)手段培育氮素高效吸收利用的水稻新品種具有潛在的實(shí)踐價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了水稻OsMADS25基因在促進(jìn)直根系植物側(cè)根生長(zhǎng)中的應(yīng)用，在擬南芥等直根系植物中外源表達(dá)水稻OsMADS25基因能夠促進(jìn)側(cè)根的發(fā)生和生長(zhǎng)。

水稻OsMADS25基因在促進(jìn)直根系植物側(cè)根生長(zhǎng)中的應(yīng)用，所述水稻OsMADS25基因的堿基序列如SEQ?ID?No.1所示。

所述應(yīng)用包括：

(1)將所述水稻OsMADS25基因連入植物表達(dá)載體中，構(gòu)建得到重組表達(dá)載體；

(2)將所述重組表達(dá)載體轉(zhuǎn)化受體植物。

重組表達(dá)載體的構(gòu)建可采用常規(guī)方法，如可采用Gateway系統(tǒng)(Invitrogen公司)將水稻OsMADS25基因連入植物表達(dá)載體中。

所述植物表達(dá)載體可選用pH2GW7或pK2GW7。

轉(zhuǎn)化受體植物時(shí)，可采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化的方法，所述農(nóng)桿菌具體可以為農(nóng)桿菌GV3101、EHA105等。

本發(fā)明中，所述受體植物為擬南芥等直根系植物；所述擬南芥為Columbia型。

利用所述水稻OsMADS25基因?qū)M南芥等直根系植物進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因植株第一側(cè)根的發(fā)生時(shí)間較野生型提前了，主根和側(cè)根的生長(zhǎng)速度比野生型要快，從而能夠促進(jìn)直根系植物幼苗的早期生長(zhǎng)發(fā)育。

本發(fā)明還提供了一種重組表達(dá)載體，包括原始載體和插入所述原始載體的目的基因，所述目的基因的堿基序列如SEQ?ID?No.1所示。所述重組表達(dá)載體的構(gòu)建方法同上。

所述重組表達(dá)載體中，啟動(dòng)所述水稻基因OsMADS25表達(dá)的啟動(dòng)子為強(qiáng)啟動(dòng)子。作為優(yōu)選，所述強(qiáng)啟動(dòng)子為35S。強(qiáng)啟動(dòng)子能夠有效提高外緣基因的表達(dá)水稻，啟動(dòng)水稻OsMADS25基因過表達(dá)，可促進(jìn)側(cè)根的發(fā)生和生長(zhǎng)。

所述原始載體即為上述的植物表達(dá)載體，可選用pH2GW7或pK2GW7。

本發(fā)明還提供了一種包含所述重組表達(dá)載體的轉(zhuǎn)化子。所述轉(zhuǎn)化子的宿主菌可以為農(nóng)桿菌，具體可以為農(nóng)桿菌GV3101或EHA105。

利用所述轉(zhuǎn)化子侵染受體植物，即可實(shí)現(xiàn)重組表達(dá)載體向受體植物的轉(zhuǎn)化。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：