水稻中胚轴延长基因OsMsc8及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于基因工程领域，具体涉及一种水稻中胚轴延长基因 OsMscS序列及其应 用。
【背景技术】
[0002] 随着旱直播在雨育田和缺水地区的推广应用，具有抗旱能力的水稻品种可以采用 机械化旱直播、免耕直播等环保、节约生产成本的新型栽培方式(Bhushan2007)。由于直播 用种量大，造成成本上升，尤其是杂交稻组合的种子价格较高，制约了机械化旱直播的进一 步推广应用。旱直播水稻出苗是否快速整齐，是制约产量潜力和田间管理的因素之一，而机 械化直播中覆土深度的控制有重要作用同时也有技术难度。水稻种子在黑暗条件下萌发 时，除胚芽鞘延长外，中胚轴的延长是影响深直播水稻种子顶土出苗能力的主要因素之一 (张光恒2005)。中胚轴是指胚根着生点到胚芽鞘节之间的部分，中胚轴长的材料，其中胚轴 延长明显，出苗速度快，出苗率高。研究表明水稻中胚轴延长特性有助于种子从较深土层下 快速、整齐地出面。水稻直播的技术方法都要求播种深度2~3cm以内，强调播种过深后会造 成出苗率低、整齐性差。由于现有的绝大部分水稻品种或者杂交组合都是在水田移栽的栽 培技术体系中选育出来的，这些品种很少具有中胚轴延长特性(Ju et al.，2007;Wu et al.,2013)。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种水稻中胚轴基因 OsMscS及其应用，该基因可作为目的 基因在水稻中过量表达，可以极显著增加水稻中胚轴延长长度，进而提高水稻旱直播的出 苗率和整齐性。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005] 第一方面，本发明涉及一种水稻中胚轴延长基因0sMsc8,所述基因0sMsc8的核苷 酸序列如SEQ ID NO. 1所示。共342个碱基。
[0006] 所述的水稻中胚轴延长基因 OsMscS序列的克隆方法包括如下步骤：
[0007] S1、水稻组织总RNA的提取；
[0008] S2、利用NCBI网站的基因数据中检索到的水稻基因序列，设计引物从组织cDNA文 库中钓出0sMsc8的全长序列；所述引物序列如SEQIDN0.3、SEQIDN0.4所示 ；
[0009] S3、以所述水稻组织总RNA为模板，经反转录合成cDNA第一链后，用高保真酶进行 PCR扩增，琼脂糖电泳分离、切胶回收后克隆至pEasy-Blunt Simple载体，测序正确后获得 具有完整编码区的水稻中胚轴延长基因 OsMscS的全长序列。
[0010] 第二方面，本发明涉及一种所述的基因 OsMscS表达的水稻中胚轴延长蛋白 0sMsc8，所述蛋白0sMsc8的氨基酸序列如SEQIDN0.2所示。共113个氨基酸。
[0011]第三方面，本发明涉及一种重组表达载体，包括原始载体和导入所述原始载体的 目的基因，所述目的基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0012] 优选的，所述原始载体为双元表达载体PCAMBIA1305.1。
[0013] 第四方面，本发明涉及一种包含所述重组表达载体的转化子。
[0014] 优选的，宿主菌为农杆菌。
[0015] 第五方面，本发明涉及一种所述的基因 OsMscS在水稻中胚轴遗传改良中的应用。 所述遗传改良指的是增加水稻中胚轴延长长度。过量表达该基因能够极显著增加水稻中胚 轴延长长度。
[0016] 优选的，构建0sMsc8基因过量表达载体，转化至水稻品种中。
[0017] 优选的，所述水稻品种为短中胚轴水稻品种。
[0018]优选的，所述构建0sMsc8基因过量表达载体中，用于扩增所述0sMsc8基因的引物 对的碱基序列如SEQ ID N0.7、SEQ ID N0.8所示。
[0019] 优选的，所述构建0sMsc8基因过量表达载体中，所述过表达载体是将0sMsc8基因 插入双元表达载体PCAMBIA1305.1的SacI和PstI内切酶位点所得。
[0020] 第六方面，本发明涉及一种所述水稻中胚轴延长蛋白OsMscS在水稻中胚轴遗传改 良中的应用。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0022] 1)本发明公开水稻中胚轴延长基因 OsMscS序列及其所编码的蛋白质;mRNA表达分 析该基因表达受光照抑制（图2)，长中胚轴水稻的OsMscS表达量显著高于短中胚轴品种（图 3)〇
[0023] 2)本发明首次公开了水稻中胚轴延长基因 OsMscS的功能，该基因影响水稻的中胚 轴延长，可应用于水稻中胚轴的遗传改良。
[0024] 3)本发明首次获得0sMsc8基因过量表达的转基因植株，表现出中胚轴长度比野生 型日本晴显著增长(图5)。
[0025] 4)通过过量表达OsMscS基因来增加短中胚轴水稻品种的中胚轴延长长度（图1、图 5)，中胚轴延长能够使水稻快速、整齐的出苗，是水稻旱直播技术推广的重要前提。
【附图说明】
[0026]图1为过量表达0sMsc8转基因1\代株系表型图；
[0027] 图2为光照对0sMsc8基因表达的影响示意图；
[0028] 图3为0sMsc8基因在长中胚轴与短中胚轴水稻品种中表达特征示意图；
[0029]图4为转基因1\代株系0sMsc8基因表达量检测示意图；
[0030]图5为过量表达0sMsc8转基因代株系中胚轴延长长度示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员 进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
[0032] 实施例
[0033] 一、水稻中胚轴延长基因0sMsc8序列的克隆
[0034] 1)总RNA的提取
[0035]水稻扎西马（长中胚轴品种）种子经脱壳、消毒后接种在MS培养基上，黑暗条件下 30度发芽7天，在微弱绿光下取中胚轴部位迅速置于液氮中冷冻保存，称取O.lg左右样品置 于2.〇1111离心管中，用液氮研磨，磨细后加入111111'1^2〇1试剂(购自111￥；[1：1'(^611，1]34)充分摇 匀震荡后，抽提总RNA。
[0036] 2)0sMsc8基因全长的克隆
[0037] 利用NCBI网站(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)的基因数据中检索到的水稻基 因序列，设计引物(如下)从组织cDNA文库中钓出0sMsc8的全长序列。序列见SEQ ID NO. 1。
[0038] CMsc8-F:5-ATGTCGACCGAGGGGTGCTCC-3(SEQ ID N0.3)
[0039] CMsc8-R:5-TCAAAAACGCCGGATCTGGTC-3(SEQ ID NO.4)
[0040] 以步骤1)获得的总RNA为模板，经反转录合成cDNA第一链后，用高保真酶(Prime Star HS DNA polymer