[發明專利]一種低溫下保護水稻葉綠體發育基因TSA及其編碼蛋白質和應用

有效

• 申請號: 202111482879.4
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN113957082B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 萬建民;蔡亮;閆曉峰;蔡龍;劉宗凱;周時榮;田云錄;江玲
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/11;C12N15/84;A01H5/00;A01H5/12;A01H6/46
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 杜靜;徐冬濤

本發明公開一種低溫下保護水稻葉綠體發育基因TSA及其編碼蛋白質和應用，通過圖位克隆技術克隆了一個低溫條件下調控葉綠體發育的基因TSA,轉基因敲除及功能互補實驗證明TSA在低溫條件下保護葉綠體正常發育至關重要。熒光定量PCR發現TSA在低溫條件下(20℃)被誘導表達，適當調節TSA的表達提高水稻冷脅迫的適應性，為培育耐冷水稻新品種提供新思路。同時可利用該基因調控水稻葉綠體發育，提高光合作用效率，增加水稻產量。除此之外該基因突變體遺傳穩定，可以作為標記用于生產實踐中。

技術領域

本發明屬于基因工程領域，具體涉及一種水稻葉綠體發育相關基因TSA及其編碼蛋白質和應用。

背景技術

水稻是世界上重要的糧食作物之一，全球有超過一半的人口以水稻為主食。在我國，有超過60％的人以水稻為主食，是重要的糧食作物。因此，水稻的高產穩產對我國糧食安全具有重要意義。水稻高產的實現離不開葉綠體和葉綠素的作用。葉綠體發育相關基因的突變，造成葉綠體發育缺陷，光合作用降低，生長遲緩，甚至死亡。葉綠素代謝途徑相關基因突變后，導致植物中葉綠素含量的變化，植物的顏色深淺發生變異，對植物的光合效率也有直接的影響。

水稻苗期是葉綠體系統建成時期，該時期極易受到低溫影響。大田種植條件下，水稻苗期遭受低溫脅迫時常表現發芽不整齊，葉色黃化甚至死亡的現象。因此，通過發掘低溫條件下調節葉綠體發育基因并闡述其分子機制對提高水稻苗期的耐寒性具有重要作用。同時對于解析水稻高光合效率的成因具有重要的生物學意義，也為后續生產上超級稻的培育奠定良好的理論基礎。

發明內容

本發明的目的在于公開一種水稻低溫條件下調控葉綠體發育基因TSA及其編碼蛋白質和應用。

本發明提供基因TSA，為如下1)或2)所述的DNA分子：

1)SEQ?ID?NO.1所示的DNA分子；

2)SEQ?ID?NO.2所示的DNA分子；

序列表中的SEQ?ID?NO.1或者SEQ?ID?NO.2，均由1404個核苷酸組成。

本發明還提供本發明所述基因TSA編碼的蛋白質。

具體的，本發明提供的蛋白質，選自如(a)或(b)所示的任一種：

(a)由SEQ?ID?NO.3所示的氨基酸序列組成的蛋白質；

(b)將SEQ?ID?NO.3的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與葉綠體發育相關的由SEQ?ID?NO.1或者SEQ?ID?NO.2衍生的蛋白質。

序列表中的SEQ?ID?NO.3，由467個氨基酸組成。

本發明還提供了含有所述基因TAS的敲除表達載體，重組表達載體、融合互補載體或重組菌。含有以上任一所述基因的重組表達載體也屬于本發明的保護范圍。

擴增所述基因(TSA)全長或任一片段的引物也屬于本發明的保護范圍。

在精細定位此基因過程中涉及到的定位引物(見表1)，InDel引物為本實驗需要而自行設計的引物，這些自行設計的引物也屬于本發明的保護范圍。

本發明還提供了SEQ?ID?NO.1所示的基因，所述蛋白質，所述重組表達載體、表達盒、轉基因細胞系或重組菌中的至少一種在培育水稻葉色正常或者葉綠體發育正常的轉基因水稻中的應用。

本發明還提供了一種培育葉色正常的轉基因水稻的方法，是將SEQ?ID?NO.1所示的基因導入葉色異常水稻中，得到葉色正常的轉基因水稻，所述的葉色異常水稻是指低溫環境下出現白化表型的水稻，所述葉色正常水稻是指低溫環境下葉色正常表型的水稻。