调节植物株高、分蘖数目及叶倾角的基因及其应用_2

文档序号:9367760阅读:来源:国知局
3位所示。
[0053] 本发明的其它方面由于本文的公开内容,对本领域的技术人员而言是显而易见 的。
【附图说明】
[0054] 图1、F56突变体材料表型分析。左图呈现F56分蘖增多,株高变矮,标尺=30cm; 右图为分蘖数目的统计。以中花Il(Zhonghuall)作为对照。
[0055] 图2、F56叶倾角增大,右边为统计数据。
[0056] 图3、F56突变体Southern分析T-DNA插入情况。
[0057] 图4、F56突变体材料基因表达分析。荧光定量PCR检测F56基因表达水平。左边 表示检测ZHll和F56幼苗(大约种子萌发后12天,S代表幼苗)中F56基因的表达情况, 右边的ZHll和F56开花后材料(大约萌发后3个月)中F56基因的表达情况。
[0058] 图5、F56突变体互补情况,C1-C5分别代表相对应的五个株系。标尺=30cm。
[0059] 图6、F56突变体材料中BR合成基因表达情况检测。分别检测CPD,D2,DWARF4三 个合成基因的表达情况,发现其表达下调,表明BR信号增强。以中花Il(ZHll)作为对照。
[0060] 图7、F56突变体材料对BR敏感度检测,通过叶倾角弯曲角度进行统计,右边为统 计结果。Wt表示ZHll。
[0061] 图8A、Real-time PCR鉴定F56-CA相关转基因过量表达植株的基因表达。
[0062] 图8B、Real-timePCR鉴定全长F56过量表达植株的基因表达。
[0063] 图9、F56过量表达植株及F56CA过量表达植株的表型F56-CA-1表示使用 F56CA(260-690AA)过表达的植株。F56-〇ver-l表示使用F56cDNA全长过表达。
[0064] 图10、全长F56的转基因植物与ZHll在开花后期的表型。
[0065] 图11、F56RNAi转化野生型aonghuall(ZHll)后,获得的转基因植株在开花期的 表型。
【具体实施方式】
[0066]本发明人经过长期的研究,首次发现F56蛋白(也可命名为ELTl)参与了植物株 高、分蘖数目、叶倾角或油菜素内酯信号强度的调控作用。基于该调控作用,可以制备性状 改良的转基因植物。还可以将F56基因应用于植物的培育中,选育出具有特定株型的品种。
[0067]如本文所用,所述的"植物"包括但不限于:禾本科植物、茄科植物、大戟科植物等。 比如,所述的"植物"包括但不限于:水稻、小麦、玉米、马铃薯、木薯等。较佳的,所述的植物 是禾本科植物。
[0068] 本发明人意外地发现,F56蛋白参与了植物株高、分蘖数目、叶倾角或油菜素内酯 信号强度的调控作用,在植物中转入正义的F56蛋白编码基因可以降低植物的株高;增加 植物的分蘖数目;增大植物叶片的叶倾角;下调油菜素内酯合成基因表达;或促进油菜素 内酯信号强度。而转入反义的F56蛋白编码基因则可以减少植物的分蘖数目;或减小植物 叶片的叶倾角。因此,F56蛋白的编码基因可用于制备性状改变的转基因植物。
[0069] 本发明所述的F56蛋白还包括F56蛋白的片段、衍生物和类似物。如本文所用,术 语"片段"、"衍生物"和"类似物"是指基本上保持本发明的F56蛋白相同的生物学功能或 活性的蛋白。本发明的蛋白片段、衍生物或类似物可以是(i)有一个或多个保守或非保守 性氨基酸残基(优选保守性氨基酸残基)被取代的蛋白,而这样的取代的氨基酸残基可以 是也可以不是由遗传密码编码的,或(ii)在一个或多个氨基酸残基中具有取代基团的蛋 白,或(iii)附加的氨基酸序列融合到此蛋白序列而形成的蛋白等。根据本文的定义这些 片段、衍生物和类似物属于本领域熟练技术人员公知的范围。
[0070] 任何一种F56蛋白的生物活性片段都可以应用到本发明中。在这里,F56蛋白的生 物活性片段的含义是指作为一种蛋白,其仍然能保持全长的F56蛋白的全部或部分功能。 通常情况下,所述的生物活性片段至少保持50%的全长F56蛋白的活性。在更优选的条件 下,所述活性片段能够保持全长F56蛋白的60%、70%、80%、90%、95%、99%、或100%的 活性。较佳地,所述的生物活性片段具有SEQ ID NO:3中第240-690位氨基酸序列。
[0071] 在本发明中,术语"F56蛋白"指具有F56蛋白活性的SEQIDNO:3序列的蛋白。 该术语还包括具有与F56蛋白相同功能的、SEQIDN0:3序列的变异形式。这些变异形式包 括(但并不限于):若干个(通常为1-50个,较佳地1-30个,更佳地1-20个,最佳地1-10 个,还更佳如1-8个、1-5个)氨基酸的缺失、插入和/或取代,以及在C末端和/或N末端 添加或缺失一个或数个(通常为20个以内,较佳地为10个以内,更佳地为5个以内)氨基 酸。例如,在本领域中,用性能相近或相似的氨基酸进行取代时,通常不会改变蛋白质的功 能。又比如,在C末端和/或N末端添加或缺失一个或数个氨基酸通常也不会改变蛋白质 的功能。该术语还包括F56蛋白的活性片段和活性衍生物。
[0072] 编码F56蛋白或其保守性变异蛋白的多核苷酸序列(编码序列)也可以应用到本 发明中。编码成熟F56蛋白的编码区序列可以与SEQ ID NO: 1或SEQ ID NO: 2所示的序列 基本上相同或者是简并的变异体。如本文所用,"简并的变异体"在本发明中是指编码具有 SEQ ID N0:3的蛋白质,但与SEQ ID NO: 1或SEQ ID N0:2所示的编码区序列有差别的核酸 序列。
[0073] 术语"编码基因"可以是包括编码所述蛋白的多核苷酸,也可以是还包括附加编码 和/或非编码序列的多核苷酸。
[0074] 上述多核苷酸的变异体也是可用的,其编码与本发明有相同的氨基酸序列的蛋白 或蛋白的片段、类似物和衍生物。此多核苷酸的变异体可以是天然发生的等位变异体或非 天然发生的变异体。这些核苷酸变异体包括取代变异体、缺失变异体和插入变异体。如本 领域所知的,等位变异体是一个多核苷酸的替换形式,它可能是一个或多个核苷酸的取代、 缺失或插入,但不会从实质上改变其编码的蛋白的功能。
[0075] 应理解,虽然本发明的F56基因优选获自水稻,但是获自其它植物的与水稻F56基 因高度同源(如具有80%以上,如85%、90%、95%、甚至98%序列相同性)的其它基因也 在本发明考虑的范围之内。比对序列相同性的方法和工具也是本领域周知的,例如BLAST。
[0076] 本发明的F56蛋白的编码序列通常可以用PCR扩增法、重组法或人工合成的方法 获得。对于PCR扩增法,可根据本发明所公开的有关核苷酸序列,尤其是开放阅读框序列来 设计引物,并用市售的cDNA库或按本领域技术人员已知的常规方法所制备的cDNA库作为 模板,扩增而得有关序列。此外,还可用人工合成的方法来合成有关序列。
[0077] 包含所述编码序列的载体,以及用所述的载体或F56蛋白编码序列经基因工程产 生的宿主细胞也包括在本发明中。本领域的技术人员熟知的方法能用于构建含F56蛋白编 码序列和合适的转录/翻译控制信号的表达载体。这些方法包括体外重组DNA技术、DNA 合成技术、体内重组技术等。所述的序列可有效连接到表达载体中的适当启动子上,以指导 mRNA合成。包含上述的适当编码序列以及适当启动子或者控制序列的载体,可以用于转化 适当的宿主细胞,以使其能够表达蛋白质。
[0078] 宿主细胞通常是植物细胞。转化植物一般可使用农杆菌转化或基因枪转化等方 法,例如叶盘法、水稻幼胚转化法等;优选的是农杆菌法。对于转化的植物细胞、组织或器官 可以用常规方法再生成植株,从而获得相对于野生型而言性状发生改变的植物。
[0079] 本发明提供了所述的F56蛋白或其编码基因的用途,用于调控植物株高、分蘖数、 叶倾角或油菜素内酯信号强度。在一种方式下,过表达正义F56蛋白可以降低植物的株高; 增加植物的分蘖数目;增大植物叶片的叶倾角;下调油菜素内酯合成基因表达;或促进油 菜素内酯信号强度。在另一种方式下,反义转入F56基因(或基因片段)后可减少植物的 分蘖数目;或
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