[發明專利]水稻半顯性卷葉調控基因ERL1及其應用

有效

• 申請號: 201710548492.1
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107163112B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 張光恒;錢前;徐靜;王莉;周夢玉;曾大力;朱麗;胡江;高振宇;任德勇;郭龍彪;董國軍
• 申請（專利權）人: 浙江禾天下種業股份有限公司
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/12;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

本發明公開了一種水稻半顯性卷葉調控基因ERL1編碼的蛋白質，該蛋白質的氨基酸序列如SEQ ID No：2所示。本發明還同時公開了編碼上述蛋白質的基因，該基因的核苷酸序列為如SEQ ID No：1所示。本發明還同時公開了上述基因的用途：用于構建轉基因水稻，所述轉基因水稻的葉形得以改良，水稻葉片發生卷曲。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域。具體地說，本發明涉及一種通過兩次突變獲得的卷曲度增加突變體，利用正向遺傳學及圖位克隆技術克隆的水稻半顯性卷葉調控基因ERL1，以及利用轉基因過表達實驗確認該基因的功能；同時還涉及利用該基因調控葉片泡狀細胞、葉肉細胞和維管束發育，通過生長素的極性分布影響葉片形態，影響葉片形態發育?？梢詾樗救~片形態改良和理想株型分子設計育種提供基因資源，提高水稻產量。

背景技術

葉片從分生組織開始生長后，其形態受近-遠軸、腹-背軸、中-側軸三個軸向發育決定。葉片極性發育決定葉長、葉寬、葉片卷曲度等葉片形態建成的主要指標。水稻葉片為等面葉，葉片中任何器官組織的發育異常都可能導致葉片形態發生改變。自2009年Zhang等借助水稻葉形突變體正向克隆第一個卷葉基因SLL1以來，科學家們已先后完成了20余個與葉片形態發育相關的基因的克隆及調控機制初步研究。大部分卷葉基因與近軸面泡狀細胞的發育調控相關，其數目和大小的改變導致葉片出現正卷或反卷，包括ACL1、ROC5、RL14、OsZHD1、SRL1、SLL2、MYB103L、REL1、REL2；還有一部分基因，是通過調控近-遠軸面不同組織的發育，影響葉片卷曲度，包括SLL1、SRL2、ADL1、OsAGO7等；此外，還有一小部分基因，如CFL1通過調控細胞質的發育而影響葉片卷曲。現已初步明確水稻葉片寬度與生長素代謝及葉片維管發育密切相關。NAL7和NAL1通過參與生長素的生物合成和極性運輸影響葉片形態發育；而NRL1、NAL2/3和RML1等基因則通過調控葉片維管組織數目和大小而影響葉片寬度。

III類同源異形域亮氨酸鋅指(HD-ZIP)基因家族成員是植物發育中重要的調控子。擬南芥中，有5個HD-ZIP III基因家族的成員，REVOLUTA(REV)、PHABULOSA(PHB)、PHAVOLUTA(PHV)、ATHB8和ATHB15，這5個成員對莖頂端分生組織的分化，側生器官的極性建立和維管組織的發育具有重要的作用。水稻中，通過反向遺傳研究獲得HD-ZIP III基因家族也有5個成員，OSHB1、OSHB2、OSHB3、OSHB4和OSHB5，這些成員的極性化表達及在側生器官發育和維管組織中作用，依賴于microRNA165/166的轉錄后調控。在HD-ZIP III功能缺失突變體中，遠軸面起支配作用而SAM不形成；在HD-ZIP III功能獲得突變體中，miR165/166結合位點發生突變時，使基因的轉錄產物不能被切割。

Itoh等(2008)研究認為，當異位表達microRNA166-resistance的OSHB3，植株表現出嚴重的缺陷，包括產生異位的葉緣、芽和輻射狀的葉片，并發現生長素能夠誘導期在整個SAM的異位表達，也證明了生長素引發的異位表達和葉片的發生起始缺陷有關。另有研究認為，干涉OsHox33/OSHB3的表達能夠加速水稻葉片的衰老(欒維江等，2014)。在擬南芥中發現，KANADI基因家族的成員與HD-ZIP III家族基因起相互拮抗作用，其主要在葉原基的遠軸面表達。KAN功能缺失突變體的葉片呈現近軸化，其中HD-ZIP III基因在整個葉片中都表達；而KAN過量表達會導致葉片遠軸化。在葉片發育過程中，YABBY基因功能表達相對遲緩，被認為在KAN基因的下游。擬南芥中，在yab多重突變體中，YAB基因主要在遠軸面表達，呈現近軸化。但到目前為止還未有研究涉及OSHB3基因對葉片卷曲度具有半顯性的調控功能。

水稻葉片形態受一個復雜的遺傳網絡調控，目前已克隆的卷葉基因報道不多，多渠道挖掘更多的葉形調控基因資源有利于進一步解析水稻葉片形態建成的分子機理，并為水稻通過改良葉形進行理想株型分子設計育種奠定基礎。

上文中涉及的參考文獻如下：