调节植物株高、分蘖数目及叶倾角的基因及其应用_3

文档序号:9367760阅读:来源:国知局
减小植物叶片的叶倾角。因此,可基于F56蛋白对于植物性状的影响作用来改 变植物,从而达到根据实际生产需要改良植物品质的目的。较佳地,所述的植物是禾本科植 物。
[0080] 本发明还涉及F56蛋白或其编码基因的上调剂或下调剂(如反义的F56基因或如 miRNA)及其用途。由于F56的上调剂或下调剂可调节F56的表达和/或调节F56的活性 等,因此,所述的F56的上调剂或下调剂也可通过对F56的影响来调节植物性状,从而达到 改良植物的目的。
[0081]任何可调节F56蛋白的活性、调节F56蛋白的稳定性、促进或抑制F56蛋白的表 达、延长或减少F56蛋白有效作用时间、或促进或降低F56基因的转录和翻译的物质均可用 于本发明,作为可用于调节植物株高、分蘖数、叶倾角或油菜素内酯信号强度的有效物质。
[0082]本发明还涉及一种改良植物的方法,该方法包括调节所述植物中F56蛋白的表 达。
[0083] -方面,本发明提供了一种降低植物的株高;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的方法,所述的 方法包括:使所述植物过量表达F56蛋白。
[0084]另一方面,本发明还提供了一种减少植物的分蘖数目;或减小植物叶片的叶倾角 的方法,所述的方法包括:降低所述植物中F56蛋白的表达(包括使F56蛋白不表达或低表 达)。
[0085]在得知了所述的F56蛋白的用途后,可以采用本领域人员熟知的多种方法来调节 所述的F56蛋白的表达。比如可通过一定的途径将携带F56编码基因的表达单位(比如表 达载体或病毒等)递送到靶点上,并使之表达活性的F56蛋白。此外,也可以采用本领域人 员熟知的多种方法来降低F56蛋白的表达或使之缺失表达,比如将携带反义F56基因的表 达单位(比如表达载体或病毒等)递送到靶点上,使得细胞或植物组织不表达或降低表达 F56蛋白。
[0086]作为本发明的一种实施方式,将F56蛋白的编码基因通过常规的方法克隆到适当 的载体中,将所述的带有外源基因的重组载体导入到可表达所述F56蛋白的植物细胞中, 使所述的植物细胞表达F56蛋白。可通过将所述植物细胞再生成植物,获得过量表达F56 蛋白的植物。优选的,利用农杆菌转化法将F56蛋白的编码基因或反义基因转入植物中。
[0087] 如本文所用,所述的正向连接是指:F56的编码基因与表达载体的连接是正义的 连接,即编码基因按照5'一3'的方向连接于载体上。通常,F56的编码基因位于表达载体 中启动子的下游,也即启动子的3'端下游连接该编码基因的5'端。所述的编码基因是可 操作性地连接到表达载体上的。所述的"操作性连接"或"可操作地连于"指这样一种状况, 即线性DNA序列的某些部分能够调节或控制同一线性DNA序列其它部分的活性。例如,如 果启动子控制序列的转录,那么它就是可操作地连于编码序列。
[0088] 如本文所用,所述的反向连接是指:F56的编码基因与表达载体的连接是反义的 连接,即编码基因按照3'一5'的方向连接连接于载体上。通常,F56的编码基因位于表达 载体中启动子的下游,也即启动子的3'端下游连接该编码基因的3'端。
[0089] 可采用任何适当的常规手段,包括试剂、温度、压力条件等来实施所述的方法。其 它增加F56表达的方法是本领域周知的。例如,可通过用强启动子驱动从而增强F56的表 达。或者通过增强子来增强该F56基因的表达。适用于本发明方法的强启动子包括但不限 于:35s启动子、水稻、玉米的Ubi启动子等。
[0090] F56蛋白的编码基因的另一个应用是根据所述基因序列信息产生特异性的分子标 记,包括但不限于SNP(单核苷酸多态)、SSR(简单序列重复多态)、RFLP(限制性内切酶长 度多态)、CAP(切割扩增片段多态)。用这些标记可以检测禾本科植物群体的遗传结构的 动态变化。
[0091] 下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条 件如J.萨姆布鲁克等编著,分子克隆实验指南,第三版,科学出版社,2002中所述的条件, 或按照制造厂商所建议的条件。
[0092] 实施例1、F56基因的分离和鉴定
[0093] 本发明人在水稻T-DNA插入突变体库(参见http://ship.plantsignal.cn)找到 了一个株高变矮,分蘖数目增多的突变体材料F56。其表型如图1左图所示,其分蘖数如图 1右图所示。并且,F56叶倾角增大,如图2左图所示。为了进一步分析是哪一个基因造成 了表现,通过TAIL-PCR的方法找到了目的基因。
[0094] TAIL-PCR的方法具体如下:
[0095] 利用PCR的方法对F56的T-DNA插入位点进行检测。从具有潮霉素抗性的F56植 株幼苗中提取DNA,用T-DNA特异的引物LB(5' -ATAGGGITTCGCTCATGTGITGAGC-3'(SEQID 勵:4))和?56基因特异的引物?2(5'-161617(^611^1666厶(:1'1'1'-3'(5£〇10勵:5)),进行 PCR扩增产物,收获扩增产物验证T-DNA在所示位置的插入,为单片段插入(图3);插入位 点前端另一条的基因特异引物Pl(5'-GCATGGTGGTGGAATGAGG-3')和P2组合,筛选出了F56 的纯合植株。
[0096] 利用RT-PCR的方法检测F56基因在突变体中的表达。提取F56纯合体植株的RNA 进行反转录,采用?56基因上的两条引物?3(5'-〇:〇^4166046〇:1'(:1'1'-3'(5£0 10勵:6)) 和卩4(5'40^101^^6040^0:-3'(5£〇10勵:7))进行?0?扩增。结果显示,在突变体 F56中,与中花11 (Zhonghuall)相比,F56基因表达明显上调(图4),表明F56为F56基因 的功能获得突变体。鉴定信息如表1所示。
[0097]表1
[0098]
[0099]F56基因具有SEQIDNO: 1所示的基因组序列,以及具有SEQIDNO:2所示的CDS 序列,编码的F56蛋白具有SEQIDNO:3所示的氨基酸序列。
[0100] 实施例2、F56突变体的基因互补及表型分析
[0101] 为了进一步确认F56基因的生理功能,本发明人构建了该基因的RNAi载体,用于 转化水稻进行互补分析。利用PCR的方法以cDNA为模板扩增了该基因的302bp特异片段, 引物为卩56訂-8(5'-〇:〇^厶了66〇厶6〇:1'(:1'1'-3'(5£0 10勵:8))和卩561?1'-3(5'4〇^了〇1^八 GCACCTCC-3'(SEQIDN0:9)),分别含有KpnI/Hindlll和BamHI/PstI的酶切位点。分别用 Hindlll/PstI和BamHI/PstI进行酶切,将产物进行琼脂糖凝胶电泳并切胶回收,依次反向 连入到经同样酶切处理后的pMD-T-intron载体(购自Takara)中。HindIII酶切产物补平 后连入SmaI酶切的pCAMBIA2300双元载体(购自CAMBIA)中。
[0102] 采用电击转化方法将双元载体质粒导入根癌农杆菌EHA105,并采用农杆菌介导法 (参见Hiei Y,Ohta S,Komari T,Kumashiro T. Plant J 1994;6:271-282),对突变体水稻F56(Zhonghuall(获自上海市农业科学院)背景)以及野生型Zhonghuall (ZHll)进行转 化。
[0103] 转化突变体水稻F56后,从获得的TO代转基因植株中提取RNA并进行反转录,用?56基因特异的引物卩56訂-8:5'-〇:〇^厶166〇厶6〇:1'(:1'1'-3'(5£0 10勵:10)和卩56訂-&2: 5' -TGTTCGACGACGACATTGC-3'(SEQIDN0:11)对该基因的表达进行检测,最终获得了 5个 独立的F56基因表达不同程度降低的转基因株系F56-C1,C2,C3,C4,C5,如图5所示。5个 TO代植株收种后进
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