[發明專利]水稻低溫敏感葉形基因SRNL9及其應用

有效

• 申請號: 202110876651.7
• 申請日: 2021-07-31
• 公開（公告）號: CN113462696B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 張光恒;錢前;王佳佳;徐靜;李婷;陳敏敏;王梓安;曾大力;朱麗;胡江;高振宇;董國軍;任德勇;沈蘭;張強;李清
• 申請（專利權）人: 中國水稻研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/84;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

本發明屬于植物基因工程領域，本發明涉及一種利用正向遺傳和圖位克隆技術克隆到的水稻低溫黃化半卷窄葉調控基因SRNL9及其應用。基因SRNL9的核苷酸序列如SEQ?ID?NO：1所述。在水稻中，SRNL9基因功能的缺失導致葉片的大小維管束數目減少，泡狀細胞體積變小、數目增多，導致葉片窄卷。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域。具體而言，本發明涉及一種利用正向遺傳和圖位克隆技術克隆到的水稻低溫黃化半卷窄葉調控基因SRNL9及其應用。

背景技術

低溫是我國影響植株生長發育的主要非生物脅迫因素之一，水稻在低溫脅迫下會產生一系列的生理及代謝變化。在不同的生育時期遇到低溫脅迫都能夠造成不同影響。提高水稻苗期耐冷性和半卷直立的理想株型是品種改良和分子設計育種的重要目標，葉片形態和葉綠體發育往往受兩個相對獨立的遺傳網絡系統調控。

低溫敏感突變體影響植株生長和葉綠體發育，主要通過影響植物體內的生理代謝變化來實現。其中包括影響胞膜成分變化、激素變化、碳水化合物變化、轉導信號變化、相關酶活性變化等等。在多個不同時期低溫脅迫中，苗期低溫是到目前關于低溫敏感研究較多的一類。苗期低溫敏感突變體多伴隨著葉色變化，編碼的多為低溫下葉綠體發育中重要調控蛋白，會對葉綠體發育、光合作用及體內的信號途徑等造成影響。低溫敏感植株在低溫脅迫下，植株的發育會受到較大影響，在苗期會使葉綠體發育緩慢，類囊體片層缺失，最終導致植株葉色變化。

目前已知很多低溫脅迫下參與調控葉綠體發育的基因，如WLP1、TCD10、OsV4、ALS3，V1、TCD11和TCD5等。WLP1編碼了葉綠體核糖體蛋白，是形成葉綠體核糖體的主要組分。低溫條件下時，wlp1突變體葉綠素合成缺陷，幼苗在4葉期前表現為白化葉片，4葉期以后變為綠色，未成熟的穗在抽穗期也會表現為白色，白化表型在低溫條件下更強烈，與野生型相比，wlp1開花稍微延遲，株高變高，葉片及其他性狀表型正常(Song?et?al.,2015)。V1編碼了一個葉綠體上的蛋白質NUS1，參與了葉綠體RNA的代謝調控過程且促進了早期葉綠體發育冷脅迫下質體遺傳系統的建立(Kusumi?et?al.,1997)。NUS1蛋白特異地在未露出的未成熟葉片中積累，低溫處理能增強蛋白的積累；因此，它突變后會使早期葉綠體發育遺傳系統的激活障礙，導致葉片萎黃，但葉片形態發育正常。OsV4核基因編碼了一個PPR蛋白，PPR蛋白都是由基序串聯組成的，多定位于質體中，可以影響基因轉錄、RNA剪切加工編輯及mRNA的翻譯(Gong?et?al.,2014)。五肽重復序列(PPR)蛋白是植物中最大的蛋白質家族之一。另外，ASL3也編碼了PPR，具有8個基序；TCD10具有27個PPR基序，都是低溫脅迫下葉綠體發育所必需的，會導致葉片色素變化(Wu?et?al.,2016)。TCD11編碼葉綠體中的核糖體小亞基蛋白S6，影響低溫下小亞基核糖體的形成，是低溫脅迫下葉綠體生物發生和早期葉綠體發育的重要組分。核糖體生成發生異常時，會抑制葉綠體發育。該突變體tcd11在20℃低溫處理后葉片會白化并導致植株死亡，而在32℃環境中葉色和液品形態表型均無差異(Wanget?al.,2017)。tcd5作為溫度敏感的葉綠素缺陷突變體，在低溫下呈現出完全的無法恢復的白化，最終會導致死亡，而在正常溫度下，植株葉片發育正常(Wang?et?al.,2016)。研究表明，這些基因都參與了水稻葉綠體發育，并在不同環境溫度或不同時期會表現出白化或黃化的表型，但與水稻植株葉片形態建成沒有直接關系。