一种植物生长负调控顺式元件SE1及其在调控植物株高中的应用制造技术

本发明专利技术属于基因工程技术领域，具体公开了一种植物生长负调控顺式元件SE1及其在调控植物株高中的应用。本发明专利技术利用一个水稻T-DNA插入的矮化植物，通过TAIL-PCR扩增旁侧序列发现，该T-DNA插入位于的Eui1基因内含子处。eui1是杂种优势利用的水稻育种中的四大遗传材料之一。本发明专利技术通过利用携带内含子小缺失的Eui1遗传转化eui1突变体的功能互补实验，在Eui1基因的内含子区段确定了一个Eui1基因的沉默子SE1，获得了新型的与Eui1相关的矮化植物，这表明SE1元件在控制水稻株高，对构建理想株型用于杂交水稻育种，提高水稻产量的遗传改良上具有较好的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基因工程
，更具体地，涉及一种植物生长负调控顺式元件SE1及其在调控植物株高中的应用。
技术介绍
植物株高是能够影响作物产量的重要的农业性状之一，第一次“绿色革命”就是在半矮杆育种的基础上，使得水稻的产量翻了一番。以雄性不育性状为核心的杂种优势利用育种技术则掀起了第二次“绿色革命”的浪潮，并在玉米、水稻、油菜等农作物上取得令人瞩目的成果。水稻雄性不育系普遍存在穗子抽不出来的“包颈”现象，给杂交稻育种带来一定的困难。同时，为进一步提高水稻产量，育种家们提出了理想株系育种的概念。例如，株高应控制在90～100cm，并要求茎杆坚硬，较低或中等分蘖力，没有无效分蘖等。而通过遗传改良适当控制株高是理想株系育种的重要方面。因此，研究并揭示株高发育的分子调控机理不仅能增强对植物株型建成的理解，并且能够为指导生产育种提供有效的实践意义。目前，植物株高主要是受激素如赤霉素（GA）、油菜素内酯（BR）等相关途径进行调控。对水稻株型育种有着重要影响的两个GA相关的基因：半矮杆基因Sd1和长颈穗基因Eui1现已克隆发表。水稻半矮杆基因Sd1是由于GA生物合成途径中GA20氧化酶基因的功能缺失所导致的。在sd1植物，GA53的含量升高，而GA20和GA1的含量下降导致株高变矮。水稻长颈穗基因Eui1编码细胞色素P450，主要是在小穗表达，能使生物活性GA4失去活性。Eui1基因的突变后，eui1编码蛋白不能失活GA4，导致GA4的含量在最上节伸长部大量累积，从而促进最上面节间的细胞生长，形成eui1长颈穗的表型。该遗传材料成为杂交稻育种中解决“包颈”问题的重要的手段。在基因的调节机制中，有顺式元件（ciselement）和反式因子（transfactor）两种。顺式元件指的是在核苷酸序列中具有调节功能的DNA序列，而反式因子多为蛋白转录因子。顺式作用元件通常是转录调节因子的结合位点，包括启动子、增强子和沉默子。然而，目前尚未发现对Eui1基因具有负调控作用顺式元件（沉默子）和利用沉默子改良水稻株高的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种植物生长负调控顺式元件SE1在调控植物株高中的应用。本专利技术的第二个目的是提供一种调控植物株高的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现的：SEQIDNO：1所述的负调控顺式元件SE1在调控植物株高中的应用。本专利技术首先确定了Eui1基因的一个34bp的负调控顺式元件沉默子SE1，通过转化缺失该沉默子元件的过量表达载体能够控制植物高度。专利技术人在组织培养的过程中发现一个矮化突变体。通过遗传分析和TAIL-PCR分析其扩增旁侧序列发现：该突变体是由于T-DNA插入替换Eui1基因内含子前端的一个135bp片段而形成的单一位点的显性突变体，并命名为dwarfofEui1（简称dEui1），专利技术人通过构建针对该135bp区段的2个携带内含子小片段缺失的Eui1功能互补载体ΔNS1和ΔNS2，用于转化长颈穗基因突变体eui1。发现带有小片段缺失的ΔNS1互补转化体能将eui1的株高恢复到野生型植物高度；而带有34bp区段(SEQIDNO：1，序列为ACATCACTAGCTACATGCATGATGCTTGCTTGCT，下划线区段为RY元件)缺失的ΔNS2互补转化体则变得比野生型植物更加矮小，再现出dEui1的表型。由此，我们确定含有一个保守的RY元件（CATGCATG）的34bp区段是一个具有调节功能的顺式沉默子元件命名为SilencerofEui1，SE1。尽管SE1序列作为Eui1内含子的一部分已经被报道，但其作为负调控顺式沉默子元件的生物学功能未被发现。优选地，所述调控植物株高为使正常株高的植物产生矮化表型。优选地，所述植物为水稻。本专利技术还提供一种调控植物株高的方法，是构建对所述负调控顺式元件SE1进行内部缺失的载体，并转化长颈穗突变体eui1植物或者正常植物得到转基因植物，从转基因植物中筛选出与长颈穗突变体eui1植物或者正常植物相比，产生矮化表型的转基因植物即可。具体地，上述方法包括以下步骤：S1.构建含负调控顺式元件SE1缺失的Eui1互补载体，并转化（通过农杆菌介导转化）长颈穗突变体eui1植物得到转基因植物；S2.从S1所得到的转基因植物中筛选得到与长颈穗突变体eui1植物相比，产生矮化表型的转基因植物。另外，上述方法还可以包括以下步骤：S1.构建不带内含子的Eui1编码CDS序列转化载体（Eui1-cDNA），并转化（通过农杆菌介导转化）正常植物得到转基因植物；S2.从S1所得到的转基因植物中筛选得到与正常植物相比，产生矮化表型的转基因植物。需要说明的是，本专利技术所述的内部缺失负调控顺式元件SE1载体可以同样装载到其他任何一种植物转化载体，用任何一种转化方法将缺失载体导入目的植物，从而获得矮化的转基因品种。优选地，上述方法中，所述植物为水稻。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种植物生长负调控顺式元件SE1在调控植物株高中的应用，是利用一个水稻T-DNA插入的矮化植物，通过TAIL-PCR扩增旁侧序列发现，该T-DNA插入位于的Eui1基因内含子处。通过对Eui1的内部缺失遗传转化和功能互补实验，在Eui1基因的内含子区段确定了一个Eui1基因的沉默子SE1（silencerofEui1），获得了新型的与Eui1相关的矮化植物，这表明SE1元件在控制水稻株高，对构建理想株型用于杂交水稻育种，提高水稻产量的遗传改良上具有较好的应用潜力。附图说明图1为矮化突变体dEui1的表型及T-DNA插入示意图；其中，图1A中Eui1是无功能突变体eui1，WT是野生型ZH11；dEui1是ZH11T-DNA插入矮化突变体的植物表型；图1B是T-DNA在基因组中的位置和Eui1结构示意图，其中P1，P2，P3是用于基因型鉴定的引物；图1C是矮化突变体的T1代个体的基因型分析，w表示野生型，h表示杂合型，d表示矮化纯和型；图1D是Eui1基因在突变体不同组织器官中的表达，L表示叶子；S表示茎；R表示根；图中标尺代表25cm高度。图2为携带内含子小片段缺失的互补载体的遗传转化及功能验证；其中图2A是携带内含子小片段缺失的互补载体结构，ΔNS1为Eui1基因组缺失内含子33-bp小片段的互补载体；ΔNS2为Eui1基因组缺失内含子34-bp小片段的互补载体；下划线所示为含有保守的RY元本文档来自技高网...

【技术保护点】
SEQ ID NO：1所述的负调控顺式元件SE1在调控植物株高中的应用。

【技术特征摘要】
1.SEQIDNO：1所述的负调控顺式元件SE1在调控植物株高中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述调控植物株高为使正常株高的植物产
生矮化表型。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述植物为水稻。
4.一种调控植物株高的方法，其特征在于，构建对权利要求1所述负调控顺式元件SE1
进行内部缺失的载体，并转化长颈穗突变体eui1植物或者正常植物得到转基因植物，从转
基因植物中筛选出与长颈穗突变体eui1植物或者正常植物相比，产生矮化表型的转基因植
物即可。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.构建含负调控顺式元件SE1缺失的Eui1互补载体，并转...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乐天，谢勇尧，张雅玲，黄建乐，李元元，田庆玮，陈远玲，刘耀光，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44