调节植物光敏素C的表达以控制植物的开花时间制造技术

利用突变体面板（ｍｕｔａｎｔ　　ｐａｎｅｌ）分离突变体的方法分离了水稻ｐｈｙＣ基因突变体，发现在长日照条件下比对照植株开花要早１周左右。该结果表明可以通过调节ｐｈｙＣ基因的表达来促进长日照条件下植物的开花。利用ｐｈｙＣ基因来促进植物开花将大大有利于培育出具有适合于在其它栽培地区和栽培时期等新特性的有用的农作物和装饰植物。此外，水稻ｐｈｙＣ基因突变体，在长日照条件下可促进开花，将是非常有前景的快熟水稻新品种。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调节植物开花(抽穗)时间的PHYC基因的利用。
技术介绍
水稻是一种短日照植物，表明它在日长变短的时候开花(圆锥花序(抽穗)显露出来)。感受日长的光感受器称为植物光敏素(phy)，色素结合分子。在水稻中，有3种光敏色素编码基因，即PHYA、PHYB和PHYC(Kay S A etal.，Nucleic Acids Res.172865-2866，1989；Dehesh K et al.Mol.Gen.Genet.225305-313，1991，Tahir，M.et al.，Plant Physiol.1181535，1998)。如同在单子叶植物如水稻的光敏色素突变体，从高粱属(sorghum)的植物中已分离出phyB突变体(ma3R)(Childs K L et al.，Plant Physiol.113611-619，1997)。该ma3R突变体不仅表现出提早开花的表型，同时表现出叶绿素含量减少、茎杆徒长、顶端优势增强，这与正常植物类型有明显的区别。最近，本专利技术人从水稻中分离了phyA突变体并对其表型特点进行了详细的研究。结果发现，不管在长日照还是短日照光周期条件下均没有观察到该突变植株与对照水稻即Nipponbare在开花时间上有明显的区别(Takano M et al.，Plant Cell 13521-534，2001)。水稻se5突变体中所有光敏色素含量都低于可检测水平，不管日长光周期条件如何都表现出提早开花表型(Izawa T et al.，Plant J.22391-339，2000)。尽管在质体血红素氧化酶编码基因中发现突变，然而，在该突变体中，所有的光敏色素基因，即PHYA、PHYB和PHYC没有改变(Izawa T et al.，Plant J.22391-339，2000)。至今，甚至在非常熟知的实验模式植物-拟南芥(Arabidopsis thaliana)中还没有分离到phyC突变体的报道，也没有与植物开花时间有关的PHYC基因功能性分析的报道。专利技术公开本专利技术通过考虑上述所提及的背景而进行的。本专利技术的一个目的是分离phyC突变体进而分析其表型以寻求PHYC基因的利用方法。具体而言，本专利技术提供开花(抽穗)的起动得到促进的phyC突变体及通过抑制PHYC基因表达以加快开花的方法。本专利技术的专利技术人为达到上述目的进行了详尽的研究。为了阐明PHYC基因的功能，通过利用突变体面板(Panel)突变体分离方法而得到了phyC突变体(Hirochika H.InMolecular Biology of Rice，Springer-Verelag(Tokyo)，pp43-58，1999)。在该体系中，在短日照植物-水稻的组织培养物中通过激活反转录转座子Tos17已获得插入型突变体系。已经熟知，当水稻种子进行组织培养时，在水稻基因组中的称作Tos17的反转录转座子被激活并且通过转座至其它染色体区域而将基因破坏。从种子经过形成愈伤组织而再生成成熟植物，可容易地获得大量相互独立的突变体品系。从所获得的这些突变体系中分离出感兴趣的突变体。具体而言，980个突变体品系的每一个收集品系被置于称为突变体面板的三维矩阵中，该突变体面板类似于十个微量滴定板堆积形成有八行的Z-轴，有十二行的Y-轴和有十行的X-轴。在每个轴的突变体系库中提取DNA，并用于筛选感兴趣的突变体。这些库的DNA被用作含一套特异于PHYC基因和Tos17的LTR区域的引物的PCR体系中的模板。只有当Tos17反转录转座子存在于PHYC基因的特异性引物附近时才能获得扩增条带(即Tos17插入到PHYC基因中时)。通过这种方法，只需要8次PCR扩增可确定感兴趣的突变体是否存在于面板中，即是否存在于980个突变体系中。当特异性条带被扩增时，相同的引物组合被用于对相同面板的X和Y轴上的突变体进行PCR扩增。在每一个轴上对有扩增的行进行确认。感兴趣突变体的位置在三维矩阵内从这些行的交叉点上得到确证。通过这些实验，成功分离出phyC突变体，其中Tos17插入到PHYC基因的第一个外显子编码区。而且，发现在长日照条件生长下，phyC突变体开始开花(抽穗)大约比对照水稻要早1周。因此，第一次阐明了PHYC基因的编码产物参与感受长日照光周期而延迟开花。至今，还没有关于PHYC基因参与了确定植物开花时间的报道。这里获得的结果显示抑制PHYC基因的表达可以在长日照条件下促进植物开花。特别地，phyC突变体与野生型植株相比，除开花时间之外，不存在其它显著区别的表型，因此通过抑制该基因的表达将非常有利于特异性的驱动开花。利用PHYC基因促进开花将非常有利于育种改良，例如，可更方便于创造有用的农业作物和装饰植物，它们具有能适应其它栽培地区和栽培时期等的新特性。此外，水稻phyC突变体，在长日照条件下开花提前，作为一种新的早熟水稻品种是非常有价值的。也就是说，本专利技术涉及利用在长日照条件下控制植物开花(抽穗)的PHYC基因，以促进植物开花，具体的说，(1)一种促进植物开花的核酸，其中所述核酸选自下述(a)至(c)中任一项(a)与植物PHYC转录物互补的反义核酸；(b)具有可特异性切割植物PHYC转录物的核酶活性的核酸；和(c)通过共抑制方式而可抑制植物phyC基因表达的核酸。(2)根据(1)的核酸，所述植物是短日照植物。(3)根据(2)的核酸，所述短日照植物是水稻。(4)含有(1)-(3)中的任一核酸的载体。(5)携带有(1)-(3)中的任一核酸或(4)的载体的转化植物细胞。(6)含有(5)所述的转化植物细胞的转基因植物。(7)是(6)的转基因植物的后代或克隆的转基因植物。(8)(6)或(7)的转基因植物的繁殖材料。(9)用于产生(6)或(7)的转基因植物的方法，其中所述方法包括将(1)-(3)中的任一核酸或(4)的载体导入植物细胞和从所述植物细胞再生成植株的步骤。(10)一种促进植物开花的方法，其中该方法包括抑制所述植物的细胞中的内源PHYC基因的表达。(11)根据(10)的方法，其中该方法包括将(1)-(3)中的任一核酸或(4)的载体导入植物。(12)根据(9)-(11)中任一的方法，所述植物是短日照植物。(13)根据(12)的方法，所述短日照植物是水稻。(14)一种水稻phyC突变体。(15)一种水稻phyC突变体，其是(14)所述的突变体的后代或克隆。(16)(14)或(15)中水稻突变体的繁殖材料。本专利技术的专利技术人已经阐明了水稻phyC突变体在长日照条件下可以促进水稻开花。这表明有可能在长日照条件下通过抑制植物PHYC基因表达来启动植物开花。本专利技术提供可促进植物开花的核酸。本专利技术的一个优选方案，植物开花是通过抑制植物PHYC基因的表达来促进的。通常地，术语“开花”是指花的开放；然而，在本专利技术的上下文关系中，术语“开花”可以适用于包括水稻(rice)在内的稻类(family)作物的植物，例如，术语“开花”指圆锥花序(抽穗)的出现。在本专利技术中，短语“促进开花”意指开花开始的提前。在本专利技术中，术语“长日照条件”是指在一天中黑暗期短于光周期反应所需的阈值黑暗期(临界黑暗期)。具体而言，14小时光照/10小时黑暗的光周期被通常用作例子来说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进植物开花的核酸，其中所述核酸选自下述（ａ）至（ｃ）中任一项：（ａ）与植物ＰＨＹＣ转录物互补的反义核酸；（ｂ）具有可特异性切割植物ＰＨＹＣ转录物的核酶活性的核酸；和（ｃ）通过共抑制方式而抑制植物ｐｈｙＣ基因表达 的核酸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高野诚，广近洋彦，官尾安艺雄，
申请(专利权)人：独立行政法人农业生物资源研究所，生物系特定产业技术研究推进机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]