本发明专利技术属于植物基因工程技术领域。本发明专利技术涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一个介导水稻抽穗期的基因HAF1的分离克隆、功能验证和应用。通过基因功能互补实验，证明本发明专利技术克隆的HAF1基因具有调控水稻抽穗期的功能。HAF1编码一个泛素连接酶，通过泛素化调节水稻抽穗期基因Hd1来控制水稻品种的地域分布，从而决定水稻的生长习性和产量。本发明专利技术克隆的基因及其编码蛋白可广泛应用于调控植物的开花特性、改良植物品种的生育期和地区适应范围，具有重要的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物基因工程
具体是一个介导水稻抽穗期的基因HAF1的分离克隆、功能验证和应用。通过基因工程技术将该基因转化到水稻等植物内，能调控水稻等作物的抽穗期，从而决定水稻的生长习性和产量。
技术介绍
植物由营养生长向生殖生长的转换(水稻上表现为抽穗)是其生命周期中最为重要的生长发育过程之一。由于人们对不同植物的使用器官不一样，就要求植物具有合适的开花时间。如对毛竹而言延迟或避免其开花可以提高有用的营养器官部分的得率，提高经济效益。对水稻而言合适的开花时间对进行成功的有性繁殖进而获得更多的种子是必须的。如水稻引种中的“南种北移”不合适的其主要的原因是南方品种在北方生育期延长，抽穗延迟导致后期不能正常结实，产量下降。因此，通过基因工程手段调控植物的开花时间对指导作物品种的改良及品种推广具有重要的应用意义。植物的开花时间受到环境因素和自身因素的共同影响。光周期是影响植物开花的重要环境因素之一，根据植物感受光周期的不同可以分为三类：长日照植物、短日照植物和日中性植物。长日照植物和短日照植物分别在长于和短于临界日长的条件下能促进开花，但日中性植物对日照长短不敏感。拟南芥作为一种长日照的模式植物，通过对大量的拟南芥开花突变体的研究鉴定出控制其开花的主要途径分别为：光周期途径、春化途径、自主开花途径和赤霉素途径。光周期途径和春化途径分别受光照时长和温度环境因素的影响，而自主开花途径和赤霉素途径主要决定于植物发育年龄及内源赤霉素水平等(Mouradov等，Controloffloweringtime:interactingpathwaysasabasisfordiversity，PlantCell,2002:S111-S130)。水稻作为短日照的模式植物，其调控开花的途径与拟南芥相比具有保守性和特异性。如水稻中存在的OsGI-Hd1-Hd3a的途径与拟南芥中的GI-CO-FT途径具有保守性，其中Hd1(CO)在这条途径中发挥“承上启下”作用，能将上游节律钟的信号进行整合并传递给下游开花基因。CO蛋白在拟南芥的长日照条件下促进成花素FT的表达，而水稻Hd1基因具有双重功能：即在短日照条件下促进开花、长日照条件下抑制开花。已有研究发现Hd1的蛋白序列在水稻不同品种中广泛的多态性是决定水稻品种地域分布最主要的因素之一。由此可见，蛋白水平调控Hd1是影响水稻的适应性以及品种分布最主要的因素(Yano等，Hd1,amajorphotoperiodsensitivityquantitativetraitlocusinrice,iscloselyrelatedtotheArabidopsisfloweringtimegeneCONSTANS，PlantCell2000:2473-2483；Kojima等，Hd3a,ariceorthologoftheArabidopsisFTGene,promotestransitiontofloweringdownstreamofHd1undershort-dayconditions.PlantCellPhysiol,2002:1096-1105；Hayama等，Adaptationofphotoperiodiccontrolpathwaysproducesshort-dayfloweringinrice,Nature,2003:719-722；Takahashi等，VariationsinHd1proteins,Hd3apromoters,andEhd1expressionlevelscontributetodiversityoffloweringtimeincultivatedrice,PNAS,2009:106:4555-4560)。除此之外水稻中还存在其特异调控开花的基因，如Ehd1、Ghd7、RID1、Hd16等，它们在调控水稻抽穗期及决定品种地域分布亦有重要功能(Doi等，Ehd1,aBtyperesponseregulatorinrice,confersshort-daypromotionoffloweringandcontrolsFT-likegeneexpressionindependentlyofHd1,GenesDev,2004:926-936；Xue等，NaturalvariationinGhd7isanimportantregulatorofheadingdateandyieldpotentialinrice,Naturegenetics,2008:761-767；Wu等，RID1,encodingaCys2/His2-typezincfingertranscriptionfactor,actsasamasterswitchfromvegetativetofloraldevelopmentinrice,PNAS,2008:12915-12920；Hori等，Hd16,ageneforcaseinkinaseI,isinvolvedinthecontrolofricefloweringtimebymodulatingtheday-lengthresponse,ThePlantJournal,2013:36-46)。E3泛素连接酶广泛参与到植物的生长发育、成花转换、激素信号响应、非生物胁迫等生命过程中。其发挥作用的途径在高等生物中具有保守性：即泛素激活酶(E1)在ATP存在时结合泛素分子随后将泛素分子传递到泛素结合酶(E2)，E2直接与泛素连接酶(E3)结合，E3对靶标底物进行泛素化修饰。根据泛素化程度不同可分为单泛素化修饰和多泛素化修饰，单泛素化修饰会影响靶标蛋白的定位，进而发挥调节功能。多泛素化修饰一般会被26S蛋白酶复合体识别并降解(Chen等,PlantE3Ligases:FlexibleEnzymesinaSessileWorld,MolecularPlant,2013:1388-404)。本专利技术采用T-DNA标签的技术在水稻中分离获得HAF1基因，该基因编码一个具有E3泛素连接酶活性的锌指蛋白，通过突变体表型分析、基因表达分析和基因功能验证实验表明HAF1基因能调控水稻抽穗期。
技术实现思路
本专利技术的目的是分离、克隆一个调控植物开花期或/和抽穗期和的新基因HAF1及其编码蛋白，通过遗传转化方法将所述的基因HAF1转化到水稻植物体内，以调控水稻植物的开花期或/和抽穗期。申请人将本专利技术克隆的调控水稻抽穗期的新基因命名为HeadingdateAssociatedFactor1基因(简称HAF1基因)，所克隆的基因的核苷酸酸序列如序列表SEQIDNO：1所示，也包括与SEQIDNO：1所示的DNA序列有90％以上同源性的基因序列，也包括因插入、替代或缺失一个或多个碱基而产生的突变体等位基因或衍生物。本专利技术也包括SEQIDNO：2所示的HAF1蛋白的氨基酸序列，及与SEQIDNO：2所示的氨基酸序列具有90％同源性以上的氨基酸序列，也包括因插入、替代或缺失一个或多个氨基酸而产生的功能改变的蛋白或蛋白类似物。本专利技术克隆的水稻HAF1基因的T-DNA插入失活突变体haf1在长短日照条件下表现为晚抽穗的表型(见实施例1)，并且抽穗期突变表型也与在HA本文档来自技高网...
【技术保护点】
一个HAF1基因在调控水稻抽穗期中的应用，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO：1中第1‑3697位碱基所对应的序列。
【技术特征摘要】
1.一个HAF1基因在调控水稻抽穗期中的应用，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如序列表SEQIDNO：1中第1-3697位碱基所对应的序列。2.一个HAF1基因在调控水稻抽穗期中的应用，其特征在于，该基因编码的蛋白质序列如SEQNO...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴昌银，杨莹，符德保，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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