本發明專利技術屬于植物分子生物學技術領域。具體涉及一個控制水稻葉片形態和根毛發育的基因DNL1，該基因的序列如SEQ?ID?NO:1所示。該基因或其編碼的蛋白質序列可培育水稻動態窄葉新種質；在高產水稻的培育方面具有重要的應用價值。
【技術實現步驟摘要】
一個控制水稻葉片形態和根毛發育的基因及其應用
本專利技術屬于植物分子生物學
技術介紹
水稻葉片是進行光合作用的主要器官，其形態特征直接影響水稻的株型，進而影響水稻的產量和品質。本研究在以秈稻9311為背景的突變體庫中篩選到一個動態窄葉突變體(dynamic narrowleaf 1，dnll)。采用圖位克隆策略,克隆了 DNLl基因，獲得了該基因在突變體中的編碼序列。該基因的克隆和功能分析在秈型水稻中是首次報道，為人們理解水稻葉片的調控機理進而用于指導育種奠定了重要基礎。Aux/IAA基因是最早發現的生長素原初響應基因之一，其編碼的蛋白在體內存在的時間很短，并且蛋白的降解受到生長素的調節。結構分析表明，Aux/IAA蛋白由四個高度保守的結構域組成，其中結構域II與蛋白的穩定性有關，結構域I、ΠΙ和IV與二聚化有關。 Aux/IAA蛋白沒有與基因互作的區域，因此它是通過與生長素反應因子(ARF)結合形成異源二聚體來間接地發揮轉錄調節功能=ARF蛋白的結構域I可以與下游的生長素響應基因的啟動子序列結合調節轉錄，而當Aux/IAA蛋白與ARF蛋白結合形成二聚體時，ARF蛋白就不能與下游生長素響應基因的啟動子序列結合了，從而影響了下游生長素響應基因的轉錄。當Aux/IAA蛋白在生長素的誘導下被降解后，ARF蛋白就被釋放出來了。到目前為止， 還沒有發現Aux/IAA基因在水稻葉片發育中功能和調控機制。
技術實現思路
本專利技術克隆了一個水稻新基因DNL1，闡明該基因功能不僅有重要的理論意義還有實際應用價值。秈稻品種9311通過福照獲得動態窄葉突變體dnll(dynamic narrow leafl),本專利技術利用該突變體與粳稻品種武運粳8號雜交配置F2群體，采用圖位克隆的方法分離了 DNLl 基因，其序列如SEQ ID NO，I所示，根據RGAP網站的基因預測結果，該基因編碼Aux/IAA蛋白，控制水稻葉片的極性發育和根部的形態建成。熒光定量RT-PCR結果表明，DNLl基因的表達量，與在突變體窄葉中相比，在突變體正常葉中極顯著地下降了，可能存在反饋調節作用。本專利技術所克隆的DNLl基因變異后，播種后長出的葉片寬度正常，分蘗期時開始長出極窄的葉片，而最后1-2張葉片的寬度恢復正常。分蘗期葉片變窄有利于田間通風透光， 到后期葉片恢復正常又可以為灌漿提供充足的光合作用產物。根部性狀表現為根毛數量明顯變少。利用基因工程方法改變該基因或其編碼的蛋白質序列可培育水稻動態窄葉新種質。因此，利用該基因在高產水稻的培育方面具有重要的應用價值。附圖說明圖1不同時期葉片的表型。圖2根部表型。圖3是dnll初步定位結果。圖4是dnll精細定位結果。圖5是Real-time-PCR分析DNL1基因的表達情況。具體實施例方式秈稻品種9311 :公開材料，江蘇里下河地區農業科學研究院提供武運粳8號公開材料，江蘇(武進)水稻研究所提供武育粳7號公開材料，江蘇(武進)水稻研究所提供pCAMBIA1301_ubi :公開材料，該載體購自Takara公司農桿菌EHA105 :公開材料，該載體購自Takara公司。1基因的初步定位利用約400對SSR標記對dnll和武運粳8號進行多態性分析，其中揭示兩親本多 態性的標記有103對，用這103對標記對dnll和武運粳8號雜交產生的F2群體中10株典 型動態窄葉單株組成的小群體作連鎖分析，由于群體偏分離，所以同時用20株正常表型單 株作為對照驗證定位結果的準確性，結果發現第1染色體上的微衛星標記觀9、RM302與動 態窄葉性狀表現連鎖，而正常株交換甚多，判定該基因位于這兩個標記附近。進而利用第1 染色體上在兩親本間表現出多態的SSR及STS (先前設計)標記對F2群體的94株動態窄葉 植株進行分析。用MAPMAKEER3. 0軟件構建DNL1基因所在的區域的連鎖群，將DNL1基因初 步定位在STS標記dl5和d20之間，與兩標記的遺傳距離分別為0. 9cM和2. 2cM，與STS標 記dl7表現共分離。(圖3)2DNL1基因的精細定位目標基因的精細定位是進行基因圖位克隆的關鍵，與目標基因緊密連鎖的分子標 記的確定將為構建覆蓋該基因的物理圖譜奠定基礎。為了進一步精細定位DNL1，一方面繼 續擴大定位群體，將dnllX武育粳7號衍生的F2群體中分離出來的45個隱性單株與用于 基因初步定位的94個隱性單株混合，共139個隱性單株用于基因的精細定位。另一方面在 目標基因所在的區段發展更多的STS標記。本研究中，在RM9和RM302之間發展了 49個 STS標記，將這些標記對親本進行多態性分析，其中15個標記在親本間表現出多態性。進 一步利用這15個標記對兩個F2群體(dnllX武運粳8號、dnllX武育粳7號)中的動態 窄葉單株進行標記基因型分析，發現分子標記M1-Z49，M1-Z41，M1-Z43和dl7與dnll共分 離，沒有交換單株出現；而在M1-Z47和M1-Z42兩個標記座位上分別存在1個和2個交換 事件，因此，我們將Dnll基因限定在M1-Z47與M1-Z42之間。這兩個標記所在PAC分別為 AP002972和AP003768，據此我們構建了覆蓋Dnll基因的物理圖譜，成功地將Dnll基因限 定在約172kb的范圍內。在此基礎上，利用dnll/武運粳8號F3群體(dnll和武運粳8號雜交產生的F2群 體自交所得)中的500株正常單株對DNL1進行了進一步的精細定位，并在M1-Z47和M1-Z42 之間發展新標記。結果，M1-Z40、M1-Z43與DNL1表現共分離，因而將DNL1定位在M1-Z40 和M1-Z43之間，它們相距約20kb，以此構建了覆蓋窄葉基因DNL1的物理圖譜(圖4)。3基因預測及序列測定根據RGAP網站的基因預測結果，在DNLl所在的20kb的定位區段上僅存在一個生長素響應的基因。對該突變體和野生型品種的這個基因測序分析，發現在dnll的三個內含子發生單堿基替換:T —C，T —A，A —T (分別位于AP003768 :27596、27696、28018處)， 一個外顯子發生了單堿基替換A —G (位于AP003768:28808處)。并且在啟動子序列發生一個單堿基替換G —C和兩個堿基的插入AT。測序結果進一步證實了突變基因的性質， 因此將該基因初步定為DNLl的候選基因。4DNL1基因的表達分析可能存在反饋調節作用。本研究通過Real-time PCR技術檢測了 DNLl基因在變體窄葉、突變體正常葉和9311葉片中的表達情況，發現與在9311葉片中相比，在突變體窄葉中表達量無顯著變化，但在突變體正常葉中顯著地下降了，表明突變體植株內可能存在反饋調節作用(圖5)。權利要求1.一個控制水稻葉片形態和根毛發育的基因ftVZ7，其特征在于該基因的序列如SEQ ID NO: I所示。2.權利要求I所述基因在控制水稻葉片形態和根毛發育中的用途。全文摘要本專利技術屬于植物分子生物學
具體涉及一個控制水稻葉片形態和根毛發育的基因DNL1，該基因的序列如SEQ ID NO:1所示。該基因或其編碼的蛋白質序列可培育水稻動態窄葉新種質；在高產水稻的培育方面具有重要的應用價值。文檔編號本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一個控制水稻葉片形態和根毛發育的基因DNL1，其特征在于該基因的序列如SEQ？ID？NO:1所示。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴長杰，郭旻，李傳友，曾生元，
申請(專利權)人：揚州大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。