[發明專利]水稻光敏感卷葉基因PSL1及其應用

有效

• 申請號: 201510020261.4
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104592371B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 張光恒;錢前;王莉;徐靜;侯昕;沈年偉;粘金沯;來凱凱;饒玉春;曾大力;胡江;任德勇;朱麗;郭龍彪;董國軍;高振宇
• 申請（專利權）人: 中國水稻研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;C12N1/21;A01H5/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域。具體地說，本發明涉及一種利用圖位克隆技術克隆的水稻PSL1基因，以及利用轉基因互補實驗確認該基因的功能；同時還涉及利用該基因調控葉片近軸面泡狀細胞和維管束發育，影響葉片形態發育，調節葉片水分運輸速率，可以塑造水稻理想株型，創建抗旱育種種質材料，提高農作物的產量。

背景技術

水稻是單子葉模式植物，其葉片的外部形態結構由葉片、葉鞘、葉枕以及葉舌和葉耳組成。其中葉片包括表皮、葉肉和葉脈三個部分。表皮由上下表皮細胞、泡狀細胞、氣孔等組成。泡狀細胞位于兩個葉脈的上表皮之間，它的細胞長軸與葉脈平行，是一種大型的薄壁細胞，每個細胞中含有大液泡。泡狀細胞與葉片的卷曲和舒展有關，當葉片蒸騰失水過多時，泡狀細胞失水收縮，使得葉片向上卷曲，以減少蒸騰；當天氣濕潤葉片蒸騰減少時，泡狀細胞吸水膨脹，使得葉片又展開。葉肉細胞中含有大量的葉綠體，是進行光合作用的重要產所。水稻葉片為平行脈，包括中脈，大脈和小脈。中脈中有數個大維管束和小維管束，每個大脈上有一個大維管束，每個小脈上有一個小維管束。大維管束的遠軸面有一個原生木質部，近軸面有一個韌皮部和兩個后生木質部，束內疏導組織鞘和維管束鞘細胞。小維管束與大維管束結構相似，但無后生木質部。維管束為植物體運輸水分，無機鹽及有機物質，并起支持作用。

葉片性狀易受外界環境的影響，它是植物與外界環境進行水氣交換的主要器官，同時也是植物為適應外界環境變化而形成的生存策略。光照和水分是影響植物生長的兩個重要因素。光合作用是一個光生物化學反應，光合速率在一定范圍內隨著光照強度的增加而加快，光照強度可以影響葉片的光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及光飽和點和補償點。水分是水稻生長發育過程中最重要的影響因子，而水稻生產耗水量巨大，對于我國淡水資源嚴重匱乏的現狀，如何解決日益提高的水稻總產需求和干旱缺水環境之間的矛盾可能是中國21世紀將面臨的最嚴重問題之一。

迄今，水稻葉片形態建成的遺傳研究已取得很大進展。據已有文獻報道，已完成20余個與水稻葉片卷曲度、葉寬、葉傾角及葉片披垂等葉片形態相關的調控基因的克隆及其分子調控機制初步研究。但在生產上直接應用的還很少。有的水稻卷葉突變體在全生育期都表現為卷曲狀態，而有些則受光照，濕度和溫度的誘導表現出卷曲表型。OsCOW1基因位于第3染色體，編碼YUCCA蛋白，在光強較弱并且相對濕度高的條件下，oscow1突變體幼苗的卷葉表型可以得到很大的恢復。RL15(t)定位于第10染色體上，該突變體rl15(t)受低溫和高溫的誘導發生卷曲。CM2088突變體與rl15(t)突變體表型相似，但其遺傳研究未見報道。水稻中受環境誘導的卷葉基因報道不多，需要挖掘更多的基因資源來揭示基因與環境之間相互作用的分子機理和生理生化過程。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種從水稻光敏感卷葉突變體中克隆的新基因PSL1，該基因編碼的功能蛋白，通過調控葉片近軸面泡狀細胞和維管束發育，調節葉片水分吸收速率來影響葉片的卷曲程度。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種水稻葉形基因PSL1編碼的蛋白質，該蛋白質具有SEQ ID No：2所示的氨基酸序列。

作為本發明的水稻葉形控制基因PSL1編碼的蛋白質的改進：氨基酸序列還包括在SEQ ID No：2所示的氨基酸序列中添加、取代、插入或缺失一個或多個氨基酸或其他物種中的同源序列而生成的氨基酸序列或衍生物。

本發明還提供了編碼上述蛋白質的基因，該基因具有Seq ID No：1所示的核苷酸序列。

作為本發明的基因的改進：核苷酸序列還包括在Seq ID No：1所示的核苷酸序列中添加、取代、插入或缺失一個或多個核苷酸而生成的突變體、等位基因或衍生物。

本發明還提供了含有上述基因的質粒。

本發明還提供了含有上述基因的植物表達載體。

本發明還提供了一種宿主細胞，該宿主細胞含有基因序列，該細胞為大腸桿菌細胞、農桿菌細胞或植物細胞。

本發明還提供了一種改良水稻葉形的方法，包括用為SEQ ID No：1所示的核苷酸序列的基因轉化水稻細胞，再將轉化后的水稻細胞培育成植株。轉化可采用農桿菌介導法或基因槍法。

本發明還同時提供了上述基因的用途：用于構建轉基因水稻，所述轉基因水稻葉片卷曲得以改良。