水稻高光效基因CEO1及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻高光效基因CEO1及其应用。本发明专利技术提供了一种蛋白质，蛋白质，获自水稻，命名为CEO1，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将(a)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与调控植物光合作用效率的由序列1衍生的蛋白质。本发明专利技术还保护所述蛋白质的编码基因(CEO1基因)。在正常生长状态下，降低目的植物中CEO1基因的表达量，能够明显提高植物的光合效率。本发明专利技术对培育高育高光效水稻材料具有重要的理论及实际意义。

【技术实现步骤摘要】
水稻高光效基因CEO1及其应用
本专利技术涉及水稻植株生长发育情况改进
，具体涉及一种水稻高光效基因CEO1及其应用。
技术介绍
在我国，粮食安全始终是重要问题之一。由于人口的增加和可耕地面积的不断减少，对于水稻这样重要的粮食作物，培育更加高产的品种始终是首要的育种目标。水稻产量每一次突破，都离不开新的有利资源的发现与利用。20世纪50年代，水稻矮秆资源的发现及矮化育种的成功，实现水稻产量第一次飞跃；20世纪60-70年代，水稻不育胞质的发现及三系成功配套，使我国的水稻产量实现第二次飞跃；20世纪末，超级杂交稻的培育成功使中国杂交稻的产量提高了20％。超级稻的成功培育主要利用了理想株型和杂种优势。在理想株型中，水稻叶片的适度卷曲是其考虑的一个重要因素之一，其作用已在高产和超高产育种中得到充分的体现。如两系超级杂交稻“两优培九”、培矮64S/E32的骨干亲本培矮64S，叶片卷曲度达60％，E32的剑叶卷曲度达39％；三系超级稻协优9308组合的剑叶卷曲度约15％。卷叶性状对叶片光合生理、群体生态效应及经济性状的影响的研究表明，适度卷叶对塑造个体良好的株型、改善生育后期群体质量、提高产量具有重要的作用。培育高光效作物是种植业的主要目标之一。当前，通过基因工程育种获得具有高光效品种是一种行之有效的方法，而该方法中最关键的技术瓶颈问题是与光合作用用相关基因的筛选与功能发现。利用构建的突变体库获得相关高光效突变体，克隆控制水稻重要农艺性状的功能基因，为水稻的育种及品种改良提供基础，并为水稻分子育种设计提供理论依据。然而，目前对控制水稻叶片性状的分子基础还知之甚少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水稻高光效基因CEO1及其应用。本专利技术提供的蛋白质，获自水稻，命名为CEO1，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将(a)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与调控植物光合作用效率的由序列1衍生的蛋白质。为了使(a1)中的CEO1蛋白便于纯化和检测，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成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(a2)中的CEO1蛋白可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(a2)中的CEO1蛋白的编码基因可通过将序列表中序列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。编码所述CEO1蛋白的基因(CEO1基因)也属于本专利技术的保护范围。所述CEO1基因为如下(1)或(2)或(3)：(1)编码区如序列表的序列2所示的DNA分子；(2)在严格条件下与(1)限定的DNA序列杂交且编码调控植物光合作用效率的蛋白质的DNA分子；(3)与(1)或(2)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码调控植物光合作用效率的蛋白质的DNA分子。上述严格条件可为用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在DNA或者RNA杂交实验中65℃下杂交并洗膜。含有所述CEO1基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌也属于本专利技术的保护范围。本专利技术还保护所述CEO1蛋白或CEO1基因的应用，为如下(c1)-(c5)中的至少一种：(c1)调控植物光合作用速率；(c2)调控植物光合作用效率；(c3)调控植物株高；(c4)调控植物叶片卷曲度；(c5)调控植物叶绿素含量。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，是抑制目的植物中CEO1基因的表达，得到转基因植物；所述转基因植物光合作用速率和/或光合作用效率大于所述目的植物。所述方法中，所述“抑制目的植物中CEO1基因的表达”是通过干扰载体实现的。所述干扰载体可通过Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化到目的植物中。所述干扰载体具体可为含有干扰片段的重组表达载体。所述干扰片段包括区段甲和区段乙。所述区段甲和所述区段乙为反向互补序列。所述区段甲的序列如序列表的序列3自5’端第15-309位所示。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，是降低目的植物中CEO1蛋白的表达量和/或活性，得到转基因植物；所述转基因植物光合作用速率和/或光合作用效率大于所述目的植物。以上任一所述目的植物为单子叶植物或双子叶植物。所述单子叶植物可为禾本目植物。所述禾本目植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为稻属植物。所述稻属植物具体可为水稻，例如日本晴水稻。本专利技术还保护一种特异DNA分子，包括区段甲和区段乙；所述区段甲和所述区段乙为反向互补序列；所述区段甲的序列如序列表的序列3自5’端第15-309位所示。本专利技术还保护一种干扰载体，是将所述特异DNA分子导入表达载体得到的。本专利技术还保护CEO1蛋白，或，CEO1基因，或，以上任一所述方法，或，所述特异DNA分子，或，所述干扰载体在植物育种中的引用。所述育种的目的是培育光合速率大的植物。以上任一所述植物具体为单子叶植物或双子叶植物。所述单子叶植物可为禾本目植物。所述禾本目植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为稻属植物。所述稻属植物具体可为水稻，例如日本晴水稻。本专利技术从构建的水稻T-DNA插入突变体库中筛选获得了一个光合效率显著提高的突变体scd1，该突变体除了光合效率提高外，植物形态表现为半矮化(为野生型株高的3/4)，叶片向内卷曲成半圆柱状，与野生型相比，叶绿素含量明显提高，进而提高植株的光合效率。遗传分析发现该突变性状是由隐性单基因控制的，用图位克隆方法分离出了控制该突变性状的基因，发现其野生型基因是一个CEO家族基因(命名为CEO1)。同时本专利技术用互补的方法对该基因进行了功能互补研究，恢复突变体的表型。实验证明，在正常生长状态下，降低目的植物中CEO1基因的表达量，能够明显提高植物的光合效率。本专利技术对培育高育高光效水稻材料具有重要的理论及实际意义。附图说明图1为突变体scd1和野生型的形态表型比较图。图2为突变体scd1与野生型植株叶绿素含量比较图。图3为基因图位克隆。图4为基因结构图。图5为实施例2检测结果。图6为实施例3检测结果。具体实施方式以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。水稻日本晴(OryzasativaL.ssp.Japonica)：中国农业科学院种子门市部。突变体scd1：突变体scd1是通过对水稻日本晴(OryzasativaL.ssp.Japonica)进行T-DNA插入突变得到的，参考文献：WanS,WuJ,ZhangZ,etal.Activationtagging,anefficienttoolforfunctionalanalysisofth本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将(a)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与调控植物光合作用效率的由序列1衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将(a)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与调控植物光合作用效率的由序列1衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的基因。3.如权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因为如下(1)或(2)或(3)：(1)编码区如序列表的序列2所示的DNA分子；(2)在严格条件下与(1)限定的DNA序列杂交且编码调控植物光合作用效率的蛋白质的DNA分子；(3)与(1)或(2)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码调控植物光合作用效率的蛋白质的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。5.权利要求1所述蛋白质或权利要求2或3所述基因的应用，为如下(c1)-(c5)中的至少一种：(c1)调控植物光合作用速率；(c2)调控植物光合作...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治国，路铁刚，孙学辉，吴金霞，崔学安，谷晓峰，韩霄，
申请(专利权)人：中国农业科学院生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11