水稻叶绿体核糖体蛋白编码基因OsWGL2及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻叶绿体核糖体蛋白编码基因OsWGL2编码的蛋白质，该蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No：3所示。本发明专利技术还同时公开了编码上述蛋白质的基因，该基因的核苷酸序列如SEQ ID No：1、SEQ ID No：2所示。本发明专利技术还同时公开了上述基因的用途：用于构建转基因水稻，所述转基因水稻的叶片颜色得以改良。本发明专利技术可用于解决杂交稻育种过程中杂种剔除和提高光合效率等问题。

Rice chloroplast ribosomal protein coding gene OsWGL2 and its uses

The present invention discloses a protein encoded by rice chloroplast ribosomal protein coding gene OsWGL2. The amino acid sequence of the protein is shown as SEQ ID No:3. The invention also discloses a gene encoding the above-mentioned protein, and the nucleotide sequence of the gene is shown as SEQ ID No:1 and SEQ ID No:2. The invention also discloses the use of the gene: for constructing transgenic rice, the leaf color of the transgenic rice is improved. The invention can be used for solving the problem of hybrid elimination and improving photosynthetic efficiency in hybrid rice breeding.

【技术实现步骤摘要】
水稻叶绿体核糖体蛋白编码基因OsWGL2及其用途
本专利技术属于植物基因工程领域。具体的说，本专利技术涉及一种利用图位克隆技术克隆水稻OsWGL2基因，以及利用转基因互补实验鉴定该基因的功能；同时还涉及利用该基因编码产物研究对水稻叶绿体发及叶绿体中核糖体发育的影响，可用于解决杂交稻育种过程中杂种剔除和提高光合效率等。
技术介绍
核糖体(Ribosomes)是由3-4个大rRNA分子和50-80个小分子蛋白质组成，是蛋白质合成的细胞器，其功能是按照mRNA的指令高效且精确地合成多肽链。在植物细胞内存在三种不同类型的核糖体：细胞质核糖体、线粒体核糖体和质体核糖体。根据内共生起源学说，叶绿体源于进化早期真核细胞内共生的蓝藻。原核生物和叶绿体内的核糖体相似，都是由50S和30S两个亚基组成的。然而，在进化的过程中，叶绿体基因组中的许多编码叶绿体核糖体蛋白的基因转移至细胞核中，其核糖体30S小亚基的21种组成蛋白编码基因中的9个和50S大亚基的31种组成蛋白编码基因中的22个已经转移至细胞核。质体核糖体蛋白(PlastidRibosmeProteins,PRPs)在叶绿体转录/翻译装置的建立过程中起到重要作用。光合作用为水稻的生长提供了物质来源和能量来源，叶绿体是进行光合作用的重要场所，同时也是光合色素的载体，广泛分布在叶片绿色组织细胞中。现已证明，叶绿体蛋白由叶绿体基因和核基因共同编码完成，其中有一百多个蛋白是在叶绿体核糖体中合成。因此从分子水平上揭示质体核糖体对于叶绿体的发育及核糖体蛋白的组装互关系，不仅对于阐明光合作用光能转化机理具有重要理论意义，而且在通过提高光合效率，培育高产新品种方面具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种与水稻叶色变异相关的蛋白质及其基因，以及由此获得的转基因植物细胞，和利用所述基因对水稻叶片颜色进行改造的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种水稻叶绿体核糖体蛋白编码基因OsWGL2编码的蛋白质，该蛋白质为SEQIDNo：3所示的氨基酸序列。作为本专利技术的水稻叶绿体核糖体蛋白编码基因OsWGL2编码的蛋白质的改进，氨基酸序列还包括在SEQIDNo：3所示的氨基酸序列中添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸或其他物种的同源序列而生成的氨基酸序列或衍生物。本专利技术还同时提供了一种编码上述蛋白质的基因，该基因具有SEQIDNo：1、SEQIDNo：2所示的核苷酸序列。备注说明：SEQIDNO：1为cDNA全长，SEQIDNO：2为gDNA全长。作为本专利技术的基因的改进：所述核苷酸序列还包括在SEQIDNo：1、2所示的核苷酸序列中添加、取代，插入或缺失一个或多个核苷酸而生成的突变体、等位基因或衍生物。本专利技术还同时提供了含有上述基因的质粒。本专利技术还同时提供了含有上述基因的植物表达载体。本专利技术还同时提供了一种宿主细胞，该宿主细胞含有上述基因序列。细胞例如为大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。本专利技术还同时提供了上述基因的用途，其特征在于：用于构建转基因水稻，所述转基因水稻的叶片颜色得以改良(从而使该转基因水稻提高生长量和光合效率)。本专利技术还同时提供了一种改良水稻叶片颜色、影响水稻叶绿体发育、提高光合效率的方法(即，改良水稻叶片颜色、影响水稻叶绿体及其他农艺性状的发育的方法)：包括用具有SEQIDNo：1、2所示的核苷酸序列的基因转化水稻细胞，再将转化后的水稻细胞培育成植株。进一步具体说明：本专利技术的目的是提供一种从水稻苗期白化后期逐渐复绿突变体(whitegreenleaf2,wgl2)中克隆的新基因OsWGL2，具有如SEQIDNo：1和SEQIDNo：2所示的DNA序列，也包括与SEQIDNo：1和SEQIDNo：2所示的DNA序列至少有80％同源性的基因序列。本专利技术中的SEQIDNo：3所示的蛋白质属于质体核糖体蛋白，其中进行一个或几个替换，插入或缺失所获得的功能类似物。另外，也包括在SEQIDNo：1和SEQIDNo：2中添加、取代、插入或缺失一个或多个核苷酸而生成的突变体、等位基因或衍生物，具有相同功能的序列也能达到本专利技术的目的。本专利技术的另一个目的是提供一种用OsWGL2基因进行高效的植物转化的方法，具体地说，本专利技术提供了具有SEQIDNo：1和SEQIDNo：2所示的序列的基因或基因部分片段的载体，其中，如图4所示的pCAMBIA1300-WGL2，该载体可以表达有上述核苷酸序列编码的多肽或其同源类似物。本专利技术还提供了一种利用植物表达载体转化植物细胞影响水稻叶色的方法。具体地是利用植物表达载体转化植物细胞以影响水稻叶色的方法。实现本专利技术的具体技术步骤如下：一、水稻苗期白化后期逐渐复绿突变体wgl2的分离和遗传分析：本专利技术的水稻苗期白化后期逐渐复绿突变体wgl2来自日本晴EMS(EthylMethylSulfonate)诱变产生的突变(图1)。wgl2通过与野生型水稻的反交实验，证明该突变体受隐性单基因控制。二、图位克隆控制水稻苗期白化后期逐渐复绿性状的OsWGL2基因：1)、OsWGL2基因的初步定位：为了分离OsWGL2基因，本专利技术首先组建了一个定位群体，由wgl2与籼稻品种TN1(Indica)杂交组配成F2定位群体，再通过图位克隆的方法，利用STS、SSR等分子标记对OsWGL2位点进行初步定位，将其初步定位在第3染色体的短臂端，并介于A3-10和A3-14两标记之间，见图2。2)、OsWGL2基因的精细定位与预测：通过对A3-10和A3-14两个标记之间的BAC序列分析，发展新的SSR、STS标记将OsWGL2精确定位于BACOSJNBb0106M04上C3-3与C3-8标记之间99-kb范围之内(图3)，分析此区段开放阅读框(ORF)推测候选基因，对全定位区间序列测序明确候选基因的突变方式。测序结果表明LOC_Os03g55930的第1个外显子处发生1个碱基的替换突变，由G突变为T，造成氨基酸由甘氨酸突变为缬氨酸(图3)。3)、OsWGL2基因的鉴定和功能分析：为了验证候选基因功能，构建了如图4所示的互补载体，通过转基因技术，将互补载体转入到突变体wgl2中，结果表明本专利技术获得了使突变体恢复正常表型的转基因水稻(图5)，证明本专利技术正确克隆了OsWGL2基因，氨基酸序列分析表明OsWGL2编码质体核糖体蛋白。此外，由于该基因编码蛋白对叶绿体的发育有影响，我们还构建了如图6所示亚细胞定位载体，通过水稻原生质体转化技术证明OsWGL2蛋白在细胞中定位于叶绿体。本专利技术利用水稻苗期白化后期逐渐复绿突变体wgl2，通过图位克隆技术首次在水稻中克隆到了OsWGL2基因，该基因编码质体核糖体蛋白，在水稻中影响叶绿体的发育；其它植物的同源基因均未被克隆，相关功能也未知。通过对OsWGL2基因的功能解读，不仅丰富了叶绿体发育及光合效率的分子调控机制，对于阐明光合作用光能转化机理也具有重要理论意义。叶绿体是植物进行光合作用的重要场所，广泛分布在叶片绿色组织细胞中。白化突变典型特征是叶绿体发育异常，大部分白化突变体缺乏叶绿素，光合效率下降，植物白化突变产生机制非常复杂，涉及光合电子传递、核-质基因组互作、质体基因及基因与环境的互作等过程，目前对白化的分子机理研究大多还仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水稻叶绿体核糖体蛋白编码基因OsWGL2编码的蛋白质，其特征在于：该蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No：3所示。

【技术特征摘要】
1.水稻叶绿体核糖体蛋白编码基因OsWGL2编码的蛋白质，其特征在于：该蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNo：3所示。2.根据权利要求1所述的水稻叶绿体核糖体蛋白编码基因OsWGL2编码的蛋白质，其特征在于：所述氨基酸序列还包括在SEQIDNo：3所示的氨基酸序列中添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸或其他物种的同源序列而生成的氨基酸序列或衍生物。3.编码权利要求1或2所述蛋白质的基因，其特征在于：该基因的核苷酸序列如SEQIDNo：1、SEQIDNo：2所示。4.根据权利要求3所述的基因，其特征在于：所述核苷酸序列还包括在SEQIDNo：1、2所示的核苷酸序列中添加、取代，插入或缺...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽，钱前，邱振楠，王小琦，陈冬东，曾大力，张光恒，胡江，郭龙彪，董国军，任德勇，高振宇，陈光，沈兰，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33