[發(fā)明專利]一種水稻葉片衰老調(diào)控基因ELS6及其編碼的蛋白質(zhì)和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811230793.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109234286B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于彥春;武麗敏;熊二輝;陳飛;張燕莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/12;A01H6/46
• 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: 沈金龍

本發(fā)明公開(kāi)了一種水稻葉片衰老調(diào)控基因ELS6及其編碼的蛋白質(zhì)和應(yīng)用。一種水稻葉片衰老調(diào)控基因，命名為ELS6，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。本發(fā)明調(diào)控水稻葉片衰老的基因ELS6及其編碼的蛋白質(zhì)可以應(yīng)用于作物遺傳改良，過(guò)表達(dá)ELS6后水稻植株表現(xiàn)出葉綠素含量增高，對(duì)創(chuàng)制水稻持綠品種、提高作物產(chǎn)量具有重要意義，為創(chuàng)建水稻新種質(zhì)打下基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水稻葉片衰老調(diào)控基因ELS6及其編碼的蛋白質(zhì)和應(yīng)用。

背景技術(shù)

水稻是中國(guó)乃至世界上最重要的糧食作物，是人們賴以生存的寶貴資源。解決全世界人口的溫飽問(wèn)題一直以來(lái)是各國(guó)的頭等問(wèn)題。據(jù)世界糧農(nóng)組織預(yù)測(cè)，到2050年，世界糧食作物的產(chǎn)量至少要提高60％以上，甚至一倍以上，才能基本解決世界人口的溫飽問(wèn)題。然而病蟲(chóng)害、逆境和早衰等因素持續(xù)造成水稻等糧食作物減產(chǎn)。因而，如何提高水稻產(chǎn)量，是科學(xué)家們迫切需要解決的問(wèn)題，水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)保障我國(guó)糧食安全具有極其重要的意義。

葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所，對(duì)于物質(zhì)積累有重要影響，水稻過(guò)早啟動(dòng)衰老進(jìn)程會(huì)對(duì)植株正常的營(yíng)養(yǎng)利用和發(fā)育產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。水稻早衰突變體表型明顯，易于觀察，已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中。理論上推算，水稻葉片推遲1天衰老，增產(chǎn)2％左右，實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明也可增產(chǎn)1％左右。研究水稻早衰分子機(jī)制并通過(guò)分子手段培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻品種，無(wú)疑具有重要意義。因此，揭示水稻衰老的分子調(diào)控機(jī)制受到極大的關(guān)注。

植物葉片衰老過(guò)程中，有很多的基因表達(dá)發(fā)生顯著變化，如衰老相關(guān)基因，葉綠素退化相關(guān)基因等。葉片衰老最顯著的特征是黃化表型，是大分子降解的可見(jiàn)標(biāo)記。葉綠素降解途徑是植物中大分子降解途徑中最具特色之一。水稻(Oryza sativa)中的NYC1基因可以誘導(dǎo)葉綠素降解。最近已在高等植物中確定了定位在葉綠體中的高度保守的常綠基因(SGR)。目前，水稻已克隆了在衰老過(guò)程中上調(diào)表達(dá)的衰老相關(guān)基因，其功能主要涉及與氨基酸代謝(Osh36、OsI55、OsI20等)、脂肪酸代謝(OsI57、OsI85)、蛋白質(zhì)的降解(OsI295)、脅迫應(yīng)答(Osl43、Osh70)等代謝反應(yīng)應(yīng)答，而有些已克隆衰老相關(guān)基因(Osh69、Osh67、OsI139)的功能目前還不清楚。而在這些基因里面，有的是只有在自然衰老的情況下會(huì)高水平或者低水平表達(dá)的基因，如OsI85、Osh67，有的則是只有在黑暗誘導(dǎo)衰老的情況下才會(huì)表達(dá)，如OsI43、Osh70。

影響葉片衰老的諸多因素是一個(gè)極為復(fù)雜的交叉網(wǎng)絡(luò)，不同調(diào)控因子之間相互作用的機(jī)理目前也仍未清楚。因此，需要我們分離鑒定更多與水稻葉片衰老/持綠相關(guān)的基因，篩選出生產(chǎn)上有利用價(jià)值的葉片持綠基因，以闡明調(diào)控水稻葉片衰老的分子網(wǎng)絡(luò)，對(duì)水稻高產(chǎn)育種具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種調(diào)控水稻葉片衰老的基因及其編碼的蛋白質(zhì)，以及利用所述基因調(diào)控植物葉片衰老和對(duì)葉片衰老進(jìn)行改造的方法。

本發(fā)明通過(guò)EMS誘變分離得到了一個(gè)葉片早衰突變體，該突變體葉片在生長(zhǎng)70-80天后葉片迅速衰老枯萎，嚴(yán)重影響水稻的產(chǎn)量。運(yùn)用圖位克隆技術(shù)，克隆了ELS6(EarlyLeaf Senescence 6)基因，該基因編碼ALF4蛋白(aberrant root formation protein 4)，與根的生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)。然而，在本發(fā)明中我們發(fā)現(xiàn)該基因與衰老相關(guān)，并通過(guò)基因功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)鑒定了該基因的功能。

一種水稻葉片衰老調(diào)控基因，命名為ELS6，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。

本發(fā)明又提供了所述水稻葉片衰老調(diào)控基因編碼的蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

本發(fā)明又提供了一種包含所述水稻葉片衰老調(diào)控基因的重組表達(dá)載體。優(yōu)選的，所述的重組表達(dá)載體，載體為pCAMBIA1300。

本發(fā)明還提供了一種包含所述重組表達(dá)載體的轉(zhuǎn)化體。