调节植物株高、分蘖数目及叶倾角的基因及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物学和基因工程领域；更具体地，本发明涉及调节植物株高，叶倾 角、分蘖数目的基因及其应用。
【背景技术】
[0002] 水稻等作物的株型是决定其产量的核心因素之一。株型的形成主要取决于植株高 度、分蘖数目、分蘖角度以及穗形态等因素。在水稻育种中，株型的改良对水稻产量的提高 发挥了重要作用，并一直是品种选育的重要指标。
[0003] 目前研究发现了一些调控水稻株高，分蘖，叶倾角的突变体，比如SLR1，M0C1，TE 等。
[0004] 目前的研究发现，激素信号的调控对于植物的株型有重要的作用，比如油菜素内 酯和独脚金内酯，对于调控水稻株高，叶倾角，分蘖数目等有重要作用。
[0005] 油菜素内酯（brassinosteroids，BRs)是一类重要的类固醇激素，参与调控植物 生长发育的许多过程。结合应用遗传学、生物化学以及蛋白质组学等研究手段现已基本阐 明了在拟南芥中BR信号转导的主要过程。BRIl作为受体在细胞表面感知BR，BRI1抑制子 BKIl从质膜上解离下来，使BRIl与其共受体BAKl结合。BRIl和BAKl通过顺序磷酸化将 BR信号完全激活。活化的BRIl将BSK磷酸化激活，BSK活化BSUl，BSUl将BIN2去磷酸化 使其失活，解除BIN2对BES1/BZR1的抑制功能。PP2A可以将BES1/BZR1去磷酸化激活，又 可以将受体BRIl去磷酸化促使其降解。BR信号的传递最终使去磷酸化状态的BES1/BZR1 在细胞内累积，激活BR信号通路下游的转录调控。
[0006] 目前已经发现BR对于水稻中株型改变，产量提高有重要的作用，由于水稻是一种 重要的粮食作物，也是单子叶植物进行分子遗传学研究的模式植物，在水稻BR信号的研究 深入将会对农业生产带来实际意义。目前的研究根据突变体的筛选及同源性分析在水稻中 发现了和拟南芥中基本一致的信号过程，但是由于遗传材料的获得及生活周期等方面的限 制，在水稻中的油菜素内酯信号还有许多不清楚的地方。是不是在水稻中存在与拟南芥在 BR信号不同的地方？两者在BR信号过程中有多保守？是否在单子叶植物中会有其他调节 因子参与BR信号的调控？是否存在其他因子可以调控水稻的株高及倾角变化？这些都需 要进一步的研究。
[0007] 综上，本领域有必要鉴定出一些对于植物的株型有重要影响作用的基因，例如通 过调节激素信号来影响植物株型的基因。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供调节植物株高、叶倾角、分蘖数目的基因及其应用。
[0009] 在本发明的第一方面，提供一种调节植物株高、分蘖数目、叶倾角或油菜素内酯信 号强度的方法，所述方法包括：调节植物中F56蛋白的表达。
[0010] 在一个优选例中，所述的植物选自：禾本科植物、茄科植物、大戟科植物。
[0011] 在另一优选例中，所述的禾本科植物包括：水稻、小麦、玉米；或者所述的茄科植 物包括：马铃薯、西红柿；或者所述的大戟科植物包括：木薯。
[0012] 在另一优选例中，所述的F56蛋白选自下组：
[0013] (a)如SEQIDNO:3氨基酸序列的蛋白；
[0014] (b)如SEQIDNO:3中第240-690位氨基酸序列的蛋白；
[0015] (c)将（a)或（b)限定的蛋白序列经过一个或多个（如1-20个；较佳地1-10个； 更佳地1-5个；更佳地1-3个）氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有（a)或（b) 蛋白功能的由（a)或（b)衍生的蛋白；或
[0016] (d)与（a)或（b)限定的蛋白序列有90 %以上（较佳地95 %以上；更佳地98 %以 上；更佳地99%以上）同源性且具有（a)或（b)蛋白功能的由（a)或（b)衍生的蛋白。
[0017] 在另一优选例中，所述方法包括：上调植物中F56蛋白的表达；从而：
[0018] 降低植物的株高；
[0019] 增加植物的分蘖数目；
[0020] 增大植物叶片的叶倾角；
[0021] 下调油菜素内酯合成基因表达；或
[0022] 促进油菜素内酯信号强度。
[0023] 在另一优选例中，所述上调植物中F56蛋白的表达包括：将F56蛋白的编码基因转 入植物中，从而上调植物中F56蛋白的表达。
[0024] 在另一优选例中，利用农杆菌转化法将F56蛋白的编码基因转入植物中。较佳地， 所述方法包括：
[0025](1)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有与表达载体正向连接的 F56蛋白的编码基因；
[0026] (2)将植物细胞、组织或器官与步骤（1)中的农杆菌接触，从而使F56蛋白的编码 基因转入植物，并且整合到植物细胞的染色体上；和
[0027](3)选择出转入了F56蛋白的编码基因的植物。
[0028] 在另一优选例中，所述方法包括：下调植物中F56蛋白的表达；从而：
[0029] 减少植物的分蘖数目；或
[0030] 减小植物叶片的叶倾角。
[0031] 在另一优选例中，所述下调植物中F56蛋白的表达包括：将反义的F56蛋白的编码 基因转入植物中，从而下调植物中F56蛋白的表达。
[0032] 在另一优选例中，利用农杆菌转化法将反义的F56蛋白的编码基因转入植物中。 较佳地，所述方法包括：
[0033](si)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有与表达载体反向连接的 F56蛋白的编码基因；
[0034] (s2)将植物细胞、组织或器官与步骤（si)中的农杆菌接触，从而使反义的F56蛋 白的编码基因转入植物，并且整合到植物细胞的染色体上；和
[0035] (S3)选择出转入了反义的F56蛋白的编码基因的植物。
[0036] 在本发明的另一方面，一种F56蛋白或其编码基因用途，用于调节植物株高、分蘖 数目、叶倾角或油菜素内酯信号强度。
[0037] 在一个优选例中，所述的F56蛋白或其编码基因：
[0038] 降低植物的株高；
[0039] 增加植物的分蘖数目；
[0040] 增大植物叶片的叶倾角；
[0041] 下调油菜素内酯合成基因表达；或
[0042] 促进油菜素内酯信号强度。
[0043] 在另一优选例中，所述的F56蛋白选自下组：
[0044] (a)如SEQIDNO:3氨基酸序列的蛋白；
[0045] (b)如SEQIDNO:3中第240-690位氨基酸序列的蛋白；
[0046] (c)将（a)或（b)限定的蛋白序列经过一个或多个（如1-20个；较佳地1-10个； 更佳地1-5个；更佳地1-3个）氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有（a)或（b) 蛋白功能的由（a)或（b)衍生的蛋白；或
[0047] (d)与（a)或（b)限定的蛋白序列有90 %以上（较佳地95 %以上；更佳地98 %以 上；更佳地99%以上）同源性且具有（a)或（b)蛋白功能的由（a)或（b)衍生的蛋白。
[0048] 在另一优选例中，所述的F56的编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO: 1或SEQ ID NO:2所示。
[0049] 在本发明的另一方面，提供一种F56蛋白或其编码基因用途，用于作为鉴定植物 株高、分蘖数目、叶倾角或油菜素内酯信号强度的分子标记。
[0050] 在一个优选例中，若经检测植物组织中F56蛋白表达高于一个特定值，则相对而 言，所述植物的株高降低，分蘖数目增加，叶倾角增大。其中，除非另外说明，所述的"特定 值"是指植物中F56蛋白表达量的平均值。
[0051] 在本发明的另一方面，提供分离的F56蛋白片段，其氨基酸序列如SEQIDNO: 3中 第240-690位所示。
[0052] 在本发明的另一方面，提供分离的多核苷酸，其编码所述的F56蛋白片段；较佳 地，其核苷酸序列如SEQIDN0:2中第721-207