一种水稻穗顶部生长发育相关蛋白及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻穗顶部生长发育相关蛋白及其编码基因与应用。将本发明专利技术的SEQ ID No.4所示的DNA分子(靶基因是OsPAA1基因)导入水稻中获得OsPAA1基因表达水平降低的RNAi干扰转基因水稻的OsPAA1基因表达水平低于受体亲本水稻，而且该RNAi干扰转基因水稻出现了穗顶部退化的表型。本发明专利技术首次鉴定了与水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1，其编码基因在功能丧失或表达量下降的条件下会引起水稻穗顶部的小穗发生退化，证明水稻穗顶部生长发育相关蛋白或其基因在控制水稻穗顶部小花发育过程中发挥重要作用。本发明专利技术不仅为进一步阐明水稻穗顶部退化的分子机理提供基础，而且为水稻育种提供新的基因资源和育种资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基因工程
中一种水稻穗顶部生长发育相关蛋白及其编码基因与应用。
技术介绍
水稻是重要的粮食作物，为世界上大约一半的人口提供主食。提高水稻产量的研究一直是作物遗传育种的主要目标。水稻产量主要是由单位面积有效穗数、每穗粒数和千粒重三个因素所决定的，在穗数不变的前提下，增加每穗粒数能够较大程度地提高水稻的产量。稻穗的形成过程是一个涉及腋生分生组织发育、花序结构建成和籽粒发育的复杂生理生化过程，是众多基因参与调控的一个复杂有序的网络系统。然而在水稻花序结构形成之后到开花之前，穗顶部已经形成的小花容易发生退化，造成单个穗子实粒数减少，单株产量严重降低，这种在水稻育种和生产上普遍存在的现象即为水稻穗顶部小花退化现象。近年来，一些在水稻穗发育过程中发挥调控作用的重要基因陆续被克隆和研究，然而，水稻穗顶部退化性状的遗传和分子研究很少，而且退化的程度极易受环境条件的影响，从而增加了研究的难度。因此，深入研究穗顶部小穗退化现象的遗传和分子机理，克隆鉴定引起穗顶部退化相关的功能基因，不仅能了解水稻穗顶部生长发育这一重要的生物学过程，同时也对分子遗传改良提高水稻的产量的研究具有重要的理论意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种调控水稻穗顶部生长发育相关的蛋白及其编码基因。为解决上述技术问题，本专利技术首先提供了水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1在调控水稻穗顶部生长发育中的应用。本专利技术所提供的水稻穗顶部生长发育相关蛋白，名称为OsPAA1，来源于稻属水稻(Oryzasativa)的正常穗型品种Kita-ake的氨基酸序列，在调控水稻穗顶部生长发育中的应用中，所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1为a)或b)或c)：a)氨基酸序列是SEQIDNo.1所示的蛋白质；b)在SEQIDNo.1所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将SEQIDNo.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1活性的由a)衍生的蛋白质。所述调控水稻穗顶部生长发育可为调控水稻穗顶部小花发育。其中，SEQIDNo.1由488个氨基酸残基组成。为了使a)中的蛋白质便于纯化，可在SEQIDNo.1所示的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1、标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述c)中的OsPAA1蛋白质，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。上述c)中的OsPAA1蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述c)中的OsPAA1蛋白质的编码基因可通过将SEQIDNo.2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了与所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1相关的生物材料在调控水稻穗顶部生长发育中的应用。本专利技术所提供的与所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1相关的生物材料在调控水稻穗顶部生长发育中的应用中，与所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1相关的生物材料，为下述A1)至A20)中的任一种：A1)核酸分子1；所述核酸分子1为编码所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1的核酸分子；A2)含有A1)所述核酸分子1的表达盒；A3)含有A1)所述核酸分子1的重组载体；A4)含有A2)所述表达盒的重组载体；A5)含有A1)所述核酸分子1的重组微生物；A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物；A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物；A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物；A9)含有A1)所述核酸分子1的转基因植物细胞系；A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系；A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系；A12)含有A4)所述重组载体的转基因植物细胞系；A13)含有A1)所述核酸分子1的转基因植物组织；A14)含有A2)所述表达盒的转基因植物组织；A15)含有A3)所述重组载体的转基因植物组织；A16)含有A4)所述重组载体的转基因植物组织；A17)含有A1)所述核酸分子1的转基因植物器官；A18)含有A2)所述表达盒的转基因植物器官；A19)含有A3)所述重组载体的转基因植物器官；A20)含有A4)所述重组载体的转基因植物器官。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了与所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1相关的生物材料在调控水稻穗顶部生长发育中的应用或在培育水稻穗顶部退化的转基因水稻中的应用。本专利技术所提供的与所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1相关的生物材料在调控水稻穗顶部生长发育中的应用或在培育水稻穗顶部退化的转基因水稻中的应用中，与所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1相关的生物材料为下述B1)至B20)中的任一种：B1)核酸分子2；所述核酸分子2为降低所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1的编码基因表达的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子2的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子2的重组载体；B4)含有B2)所述表达盒的重组载体；B5)含有B1)所述核酸分子2的重组微生物；B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物；B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物；B8)含有B4)所述重组载体的重组微生物；B9)含有B1)所述核酸分子2的转基因植物细胞系；B10)含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；B11)含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系；B12)含有B4)所述重组载体的转基因植物细胞系；B13)含有B1)所述核酸分子2的转基因植物组织；B14)含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；B15)含有B3)所述重组载体的转基因植物组织；B16)含有B4)所述重组载体的转基因植物组织；B17)含有B1)所述核酸分子2的转基因植物器官；B18)含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；B19)含有B3)所述重组载体的转基因植物器官；B20)含有B4)所述重组载体的转基因植物器官。上文中，所述调控水稻穗顶部生长发育可为调控水稻穗顶部小花发育。上述与所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1相关的生物材料在调控水稻穗顶部生长发育中的应用中，所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA，如mRNA或hnRNA等。上述应用中，所述核酸分子1为如下1)-5)中任一所示的基因：1)其编码序列是SEQIDNo.2的cDNA分子或DNA分子；2)序列是SEQIDNo.3的cDNA分子或DNA分子；3)与1)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白OsPAA1的cDNA分子或基因组DNA分子；4)与2)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码所述水稻穗顶部生长发育相关蛋白本文档来自技高网...

【技术保护点】
OsPAA1在调控水稻穗顶部生长发育中的应用；所述OsPAA1为a)或b)或c)：a)氨基酸序列是SEQ ID No.1所示的蛋白质；b)在SEQ ID No.1所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将SEQ ID No.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有OsPAA1活性的由a)衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.OsPAA1在调控水稻穗顶部生长发育中的应用；所述OsPAA1为a)或b)或c)：a)氨基酸序列是SEQIDNo.1所示的蛋白质；b)在SEQIDNo.1所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；c)将SEQIDNo.1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有OsPAA1活性的由a)衍生的蛋白质。2.与权利要求1所述OsPAA1相关的生物材料在调控水稻穗顶部生长发育中的应用；所述OsPAA1相关的生物材料为下述A1)至A20)中的任一种：A1)核酸分子1；所述核酸分子1为编码权利要求1所述OsPAA1的核酸分子；A2)含有A1)所述核酸分子1的表达盒；A3)含有A1)所述核酸分子1的重组载体；A4)含有A2)所述表达盒的重组载体；A5)含有A1)所述核酸分子1的重组微生物；A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物；A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物；A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物；A9)含有A1)所述核酸分子1的转基因植物细胞系；A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系；A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系；A12)含有A4)所述重组载体的转基因植物细胞系；A13)含有A1)所述核酸分子1的转基因植物组织；A14)含有A2)所述表达盒的转基因植物组织；A15)含有A3)所述重组载体的转基因植物组织；A16)含有A4)所述重组载体的转基因植物组织；A17)含有A1)所述核酸分子1的转基因植物器官；A18)含有A2)所述表达盒的转基因植物器官；A19)含有A3)所述重组载体的转基因植物器官；A20)含有A4)所述重组载体的转基因植物器官。3.与权利要求1所述OsPAA1相关的生物材料在调控水稻穗顶部生长发育中的应用或在培育水稻穗顶部退化的转基因水稻中的应用；所述OsPAA1相关的生物材料为下述B1)至B20)中的任一种：B1)核酸分子2；所述核酸分子2为降低权利要求1所述OsPAA1的编码基因表达
\t的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子2的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子2的重组载体；B4)含有B2)所述表达盒的重组载体；B5)含有B1)所述核酸分子2的重组微生物；B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物；B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物；B8)含有B4)所述重组载体的重组微生物；B9)含有B1)所述核酸分子2的转基因植物细胞系；B10)含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；B11)含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系；B12)含有B4...

【专利技术属性】
技术研发人员：万建民，程治军，衡月芹，罗胜，王敏，马进，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11