[發(fā)明專(zhuān)利]OsRA1在改良根構(gòu)型及養(yǎng)分高效育種中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610070339.8
• 申請(qǐng)日: 2016-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105543244A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛傳澡;李勇;任美燕;劉穎瑤;曾鳴;吳運(yùn)榮;胡晗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12N15/29
• 分類(lèi)號(hào): C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 杭州中成專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物基因工程領(lǐng)域。具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種正向遺傳學(xué)途徑克隆 的水稻OsRA1(OryzaSativaRootArchitecture1)基因，以及轉(zhuǎn)基因回復(fù)及RNAi技術(shù)實(shí) 驗(yàn)鑒定該基因；還涉及利用該基因產(chǎn)物調(diào)控水稻根系構(gòu)型從而提高水稻的養(yǎng)分利用效率和 產(chǎn)量。

背景技術(shù)

根系是植物錨定和從土壤中吸收水分和養(yǎng)分的重要器官，良好的根構(gòu)型是養(yǎng)分和 水分高效吸收的基礎(chǔ)。根據(jù)植物根系在土壤中的分布可以分為淺根系、中間根系和深根系。 在營(yíng)養(yǎng)元素分層的土壤里，淺根系吸收局部營(yíng)養(yǎng)有更多的優(yōu)勢(shì)(Geetal.,2000)。例如磷 主要分布在土壤表面，在土壤深部分布減少，所以淺根系在吸收磷方面更有優(yōu)勢(shì) (Pothulurietal.,1986)，并且淺根系分散在比較大的空間，所以自身根之間營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)減 少(Rubioetal.,2003)。植物根向地性是決定植物根系構(gòu)型的一個(gè)重要因素，根向地性可 以影響根系在土壤中的空間分布，從而影響植物根系對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收效率(Lynch, 1995；Rubioetal.,2003)。

自1880年發(fā)現(xiàn)植物向重力性現(xiàn)象以來(lái)，人們通過(guò)各種方法對(duì)其進(jìn)行了大量的研 究，特別是利用模式植物擬南芥通過(guò)正向遺傳學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)了一些參與向重力性反應(yīng)的基 因，如AtPINs(Mulleretal.,1998；Rakusova,etal.,2011)、AtAUX1(Marchantetal., 1999)、AtARG1(Boonsirichaietal.,2003)、AtGRV2(Siladyetal.,2004)和AtLAZY1 (Yoshiharaetal.,2013)等多個(gè)基因。與擬南芥相比，有關(guān)水稻中的向重力性調(diào)控基因報(bào) 道相對(duì)較少，其中主要包括以下幾個(gè)基因：在水稻中過(guò)量表達(dá)OsIAA4可以使其植株莖的負(fù) 向重力性減弱(Songetal.,2013.)，而非降解型OsIAA31過(guò)量表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)為根的 向重力性、側(cè)根以及葉的生長(zhǎng)發(fā)育異常(Nakamuraetal.,2006)。OsLAYZ1和OsLPA1都參與 調(diào)控水稻地上部分的重力性反應(yīng)，這兩個(gè)基因突變都導(dǎo)致植株分蘗角度增大，從而影響植 株構(gòu)型(Lietal.,2007；Wuetal.,2013)。另外，有文獻(xiàn)報(bào)道稱(chēng)OsCRL1(Inukaietal., 2005)、OsCRL4(Kitomietal.,2008)和OsCRL5(Kitomietal.,2011)主要參與調(diào)節(jié)水稻 不定根的生長(zhǎng)發(fā)育，但這些基因的突變體根向重力性也受到影響。此外，有研究表明OsDRO1 和OsGA2ox5的水稻過(guò)量表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株都能夠加強(qiáng)根的向重力性反應(yīng)(Ugaetal.,2013； Shanetal.,2014)，其中OsDRO1過(guò)量表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株可以提高水稻在干旱條件下的產(chǎn)量， 具有一定的應(yīng)用價(jià)值；而OsGA2ox5主要是參與赤霉素代謝途徑，該基因的過(guò)量表達(dá)會(huì)引起 植株矮化，其應(yīng)用潛力有限。綜上所述，文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道的調(diào)控水稻根向重力性反應(yīng)基因的異 常表達(dá)，除了影響根向重力性反應(yīng)外，還導(dǎo)致了其他優(yōu)良性狀的丟失。因此，通過(guò)對(duì)這些基 因的調(diào)控很難達(dá)到改良水稻根構(gòu)型以提高養(yǎng)分利用率的目的。

上文中涉及的參考文獻(xiàn)如下：

1、ZhenyangGe,GerardoRubio,JonathanPLynch.(2000)Theimportanceof rootgravitropismforinter-rootcompetitionandphosphorusacquisition efficiency:resultsfromageometricsimulationmodel.Plantandsoil,218:159– 171(幾何模擬結(jié)果表明根向重力性反應(yīng)對(duì)植株根際間競(jìng)爭(zhēng)和磷吸收效率有重要作用,植物 和土壤,218:159-171)；

2、PothuluriJV,KisselDE,WhitneyDAandThienSJ.(1986)Phosphorus uptakefromsoillayershavingdifferentsoiltestphosphoruslevels.Agronomy Journal.78,991–994(不同土層有不同的磷含量,農(nóng)學(xué)期刊,78,991–994)；