DUF994蛋白及其编码基因在调控植物生长发育中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种DUF994蛋白及其编码基因在调控植物生长发育中的应用。本发明专利技术所提供的应用具体为由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质或其编码基因在调控植物生长发育中的应用；所述植物生长发育，具体体现在如下1)-3)中至少一种：1)种子结实率；2)种子重量；3)花粉育性。实验证明，在水稻的发育过程中，通过RNA干扰技术将水稻中DUF994蛋白表达水平下调，可导致水稻种子表现出如下表型：比野生型水稻种子相比，花粉育性和结实率降低，种子的重量也显著减少。本发明专利技术为找出更简单的创制作物高产性状的思路和方法奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
DUF994蛋白及其编码基因在调控植物生长发育中的应用
本专利技术属于植物分子生物学
，涉及一种DUF994蛋白及其编码基因在调控植物生长发育中的应用。
技术介绍
从上世纪70年代以来，杂种优势利用为我国水稻生产做出了重大的贡献。面临我国经济发展对农业生产所提出“高产、优质、高效、安全、生态”的新的重大需求，能否进一步发掘杂种优势的应用潜力以应对，就成为摆在当代科学家面前的一个严峻挑战。杂种优势的形成基于两个不同亲本的组合。要在现有应用的基础上进一步发掘其潜力，除了需要加强杂种优势形成机制的研究之外，还急需建立有效的方法来创造雄性不育性状，以便有效扩大杂交组合的筛选和优秀组合在生产上的应用。目前，在育种工作和生产上广泛应用的雄性不育性状多来自于自然突变及其性状转育株系。雄性不育性状的来源十分有限，是扩大杂交组合筛选特别是应用的严重制约因子。按照目前国际通行的规则，所有具有应用潜力的创新都受到知识产权保护。因此，寻找新的、具有自主知识产权的创制人工控制作物种子大小及产量的思路和方法，已经成为希望把握发掘杂种优势应用潜力主动权的国家和地区所面临的无法回避、亟待解决的关键问题之一。长期以来，人们一直利用常规育种的方法选育杂交作物，这些方法周期长、见效慢，不能满足生产发展的迫切需要。基因工程方法相比传统方法具有一些特点:选育周期缩短，育性相对稳定，受环境影响小，对基因型依赖少，环境污染少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种DUF994蛋白及其编码基因在调控植物生长发育中的应用。本专利技术所提供的应用，具体为由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质(命名为DUF994蛋白)或其编码基因(命名为DUF994基因)在调控植物如下1)_3)中至少一种中应用:I)种子结实率；2)种子重量；3)花粉育性。上述应用具体体现在:所述由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的DUF994蛋白在所述植物中的表达量越低，所述植物的种子结实率越低、和/或种子重量越轻、和/或花粉育性越低；所述由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的DUF994蛋白在所述植物中的表达量越高，所述植物的抗旱性种子结实率越高、和/或种子重量越重、和/或花粉育性越闻。由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的(DUF994蛋白)或其编码基因(DUF994基因)在选育具有如下1)-111)目的性状中至少一种的植物品种中的应用也属于本专利技术的保护范围:I)种子结实率提高或降低；II)种子重量增加或减少；III)花粉育性提高或降低。在实际应用中，当所选育的植物品种为种子结实率提高、和/或种子重量增加、和/或花粉育性提高的植物品种时，需将所述DUF994蛋白表达量较高的植株作为亲本进行杂交。当所选育的植物品种为种子结实率降低、和/或种子重量减少、和/或花粉育性降低的植物品种时，需将所述DUF994蛋白表达量较低的植株作为亲本进行杂交。本专利技术的再一个目的是提供一种培育转基因植物的方法。本专利技术所提供的培育转基因植物的方法，具体可为如下(A)或(B):(A)培育具有如下bl)_b3)目的性状中至少一种的转基因植物的方法，包括如下步骤:a)向目的植物中导入由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因，得到表达所述编码基因的转基因植物；b)从步骤a)所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，具有如下bl)_b3)目的性状中至少一种的转基因植物:bl)种子结实率提高；b2)种子重量增加；b3)花粉育性提闻。(B)培育具有如下dl)-d3)目的性状中至少一种的转基因植物的方法，包括如下步骤:c)在目的植物中对由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因进行抑制表达，得到转基因植物；d)从步骤c)所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，具有如下dl)-d3)目的性状中至少一种的转基因植物:dl)种子结实率降低；d2)种子重量减少；d3)花粉育性降低。在上述应用或方法中，所述由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质(DUF994蛋白)的编码基因(DUF994基因)是如下(I)至(3)中任一所述的DNA分子:(I)序列表中序列2所示的DNA分子；(2)在严格条件下与(I)所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子； (3)与⑴或⑵所限定的DNA分子具有90%以上同源性且编码由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。上述严格条件可为用6XSSC，0.5% SDS的溶液，在65°C下杂交，然后用2XSSC，0.1 % SDS 和 I X SSC, 0.1 % SDS 各洗膜一次。其中，序列2由2859个核苷酸组成，为所述DUF994基因的编码序列(ORF);序列2编码序列表中序列I所示的蛋白质，序列I由952个氨基酸残基组成。在上述方法⑶中，所述在目的植物中对由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因进行抑制表达，可为任何可降低所述目的植物中所述DUF994基因的表达的方法。在本专利技术中，所述在目的植物中对由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因进行抑制表达，具体是通过将如下式(I)所示的DNA片段转入所述目的植物中实现的:SEQ 正向-X-SEQ 反向(I)所述SEQ丨自是序列表中序列3的第7-292位核苷酸；所述SEQg的序列与所述序列反向互补；所述X是所述SEQm与所述SEQg之间的间隔序列，在序列上，所述X与所述SEQIE向及所述SEQ反向均不互补。在本专利技术中，所述式(I)所示的DNA片段的核苷酸序列为序列表中的序列3的第7-791 位。序列3由803个核苷酸组成。其中，第7-292位为所述DUF994基因的一个片段的正向序列(对应上述式(I)中的SEQ1^1，与序列表中序列2的第1951-2236位一致)，第293-505位(第300-498位为GA20内含子核苷酸序列)对应上述式(I)中的X，第506-791位为所述DUF994基因的一个片段的反向序列(对应上述式(I)中的SEQfi^1，为序列表中序列2的第1951-2236位的反向互补序列)。进一步，所述式(I)所示的DNA片段是通过RNA干扰表达载体的形式转入所述目的植物中的；所述RNA干扰表达载体上启动所述式(I)所示的DNA片段转录的启动子是Actin启动子。具体的，所述RNA干扰表达载体为在pCAM23A载体的多克隆位点处插入所述DUF994基因的RNA干扰序列(序列3)后得到的重组质粒；更为具体的,所述RNA干扰表达载体是按照包括如下步骤的方法制备得到的:用Spe I和Sal I双酶切序列表中序列3所示的DNA片段，胶回收后与经过Xba I (Xba I与SpeI为同尾酶)和Sal I双酶切的pCAM23A载体骨架大片段相连，得到所述RNA干扰表达载体。在上述方法(A)中，所述由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因可通过含有所述蛋白质的编码基因的重组表达载体导入所述目的植物中。所述重组表达载体可用现有的植物表达载体构建。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等，如pGreen0029、pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、pBI121、pBinl本文档来自技高网...

【技术保护点】
由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质或其编码基因在调控植物生长发育中的应用；所述植物生长发育，具体体现在如下1)‑3)中至少一种：1)种子结实率；2)种子重量；3)花粉育性。

【技术特征摘要】
1.由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质或其编码基因在调控植物生长发育中的应用； 所述植物生长发育，具体体现在如下I)-3)中至少一种: 1)种子结实率； 2)种子重量； 3)花粉育性。2.由序列表中序列I所不的氣基酸序列组成的蛋白质或其编码基因在选育具有如下D-πι)目的性状中至少一种的植物品种中的应用: I)种子结实率提高或降低； II)种子重量增加或减少； III)花粉育性提高或降低。3.培育转基因植物的方法，为如下⑷或⑶: (A)培育具有如下bl)-b3)目的性状中至少一种的转基因植物的方法，包括如下步骤: a)向目的植物中导入 由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因，得到表达所述编码基因的转基因植物； b)从步骤a)所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，具有如下bl)_b2)目的性状中至少一种的转基因植物: bl)种子结实率提闻； b2)种子重量增加； b3)花粉育性提闻； (B)培育具有如下dl)-d3)目的性状中至少一种的转基因植物的方法，包括如下步骤: c)在目的植物中对由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因进行抑制表达，得到转基因植物； d)从步骤c)所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，具有如下dl)-d2)目的性状中至少一种的转基因植物: dl)种子结实率降低； d2)种子重量减少； d3)花粉育性降低。4.根据权利要求1-3中任一所述的应用或方法，其特征在于:所述由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因是如下(I)至(3)中任一所述的DNA分子: (1)序列表中序列2所不的DNA分子； (2)在严格条件下与⑴所限定的DNA分子杂交且编...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东辉，白书农，许智宏，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11