[發明專利]一種水稻根系伸長控制基因OsNDPK4及編碼的蛋白質

有效

• 申請號: 201811523302.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109852624B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 丁沃娜;朱世華;朱馨妮;鄭文娟;朱俊兆;葉金
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/12;C12N15/82;A01H5/06;A01H6/46
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 程曉明

本發明公開了一種水稻根系伸長控制基因OsNDPK4及編碼的蛋白質，該蛋白的編碼基因如序列表SEQ ID NO：1所示的堿基序列，該蛋白的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO：2所示，是一個核苷二磷酸激酶，與根系伸長相關；該堿基序列若發生突變，如789位的胞嘧啶被胸腺嘧啶取代，編碼的氨基酸序列的108位丙氨酸突變為纈氨酸，這樣該蛋白就抑制根系的伸長，具體在植株表現為主根、不定根和側根都變短。該蛋白及其編碼基因的應用，可以為水稻的根系改良和雜交育種或轉基因植物的開發創造條件。

技術領域

本發明涉及水稻生長發育，具體涉及一種水稻根系伸長控制基因OsNDPK4及編碼的 蛋白質。

背景技術

水稻根系是水稻的重要組成部分，其不但是地上部的物理支撐，同時也是水稻從地 下吸收營養成分和水分的重要器官。水稻根系構型為須根系，能不斷地從莖節最靠近中柱維管的分生區細胞發生不定根，最后由數量眾多的不定根及其側根構成了它的根系結構。根型由長度、數量和空間范圍等幾個參數決定，研究發現根長決定了其他根系性狀 的遺傳表現，是所有根系性狀中最重要性狀，單株產量等7個地上部農藝性狀與根長呈 極顯著正相關。根系伸長的主要細胞學基礎之一是根尖分生組織的細胞分裂，根尖分生 組織功能或結構的缺陷會導致短根發生。根系的伸長另外一個主要細胞學基礎是根尖伸 長區細胞的伸長，這與細胞壁形成、纖維素的合成和微管組織形成等相關。盡管根長對 植物產量和抗性有重要的作用，但由于根系生長在土壤里加大了研究的難度，使對根系 伸長的遺傳背景和分子機理所知甚少，使得在水稻育種與栽培上，根長的因素并沒有被 充分利用。因此，重點挖掘控制水稻根長的基因，分離、克隆一系列控制根長的基因便 于定向改良水稻根系性狀，如授權公告號為CN104031928B的發明專利，就公開了與水稻 根系生長有關的基因OsKASI,該基因OsKASI及編碼的蛋白質有些堿基和氨基酸發生突 變，水稻根系表現為短根系。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種水稻根系伸長控制基因OsNDPK4及編碼的蛋 白質，該蛋白是核苷二磷酸激酶，在氨基酸取代或缺失等情況下，能抑制水稻根系的伸長，使水稻出現短根系現象，可以為水稻的根系改良和雜交育種或轉基因植物的開發創 造條件。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種水稻根系伸長控制基因OsNDPK4，該控制基因OsNDPK4的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO：1所示。

上述水稻根系伸長控制基因OsNDPK4所編碼的蛋白質，其氨基酸序列如序列表中SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列。SEQ ID NO：1序列由2526個堿基組成，自5’端第 84-86位為起始密碼子，其編碼的氨基酸序列由151個氨基酸組成，為核苷二磷酸激酶。

水稻根系伸長控制基因OsNDPK4，該控制基因OsNDPK4的核苷酸序列中789位的胞嘧啶(C)被胸腺嘧啶(T)取代，突變為短根系突變基因-OsNDPK4突變體。

上述OsNDPK4突變體編碼的氨基酸序列，序列表中SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列中108位丙氨酸(Ala)突變為纈氨酸(Val)，水稻根系表達為短根系。

該OsNDPK4可人工合成，也可先合成其編碼基因，再進行生物表達得到。

與現有技術相比，本發明的優點在于一種水稻根系伸長控制基因OsNDPK4及編碼的 蛋白質，該蛋白的編碼基因如序列表SEQ ID NO：1所示的堿基序列，該蛋白的氨基酸 序列如序列表SEQ ID NO：2所示，是一個核苷二磷酸激酶，與根系伸長相關；該堿基 序列若發生突變，如789位的胞嘧啶(C)被胸腺嘧啶(T)取代，編碼的氨基酸序列的108 位丙氨酸(Ala)突變為纈氨酸(Val)，這樣該蛋白就抑制根系的伸長，具體在植株表 現為主根、不定根和側根都變短。該蛋白及其編碼基因的應用，可以為水稻的根系改良 和雜交育種或轉基因植物的開發創造條件。

附圖說明