一种水稻叶片衰老调控基因、蛋白质及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻叶片衰老调控基因、蛋白质及应用。一种水稻叶片衰老调控基因，命名为LS1，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。本发明专利技术水稻叶片衰老调控基因LS1及其编码的蛋白质可以应用于作物遗传改良，对创制水稻持绿品种、提高作物产量具有重要意义，为创建水稻新种质打下基础。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻叶片衰老调控基因、蛋白质及应用
本专利技术涉及生物
，特别是涉及一种水稻叶片衰老调控基因、蛋白质及应用。
技术介绍
关于植物叶片衰老的机理存在光碳失衡、自由基伤害、营养胁迫、激素平衡以及基因调控等假说，这些假说分别从不同角度阐述了叶片衰老的可能机理。为了阐明衰老的机理，科研工作者已经针对自然界中数百个衰老相关基因进行了广泛的基因组范围研究。水稻是世界三大粮食作物之一，有超过一半的人口以稻米作为主食。在我国，水稻是第一大粮食作物，其种植面积约占粮食作物总种植面积的28％，产量约占粮食总产量的35％(Nationaldata,2012,http://www.stats.gov.cn/tjsj/)。因此，水稻的高产稳产对保障我国粮食安全具有极其重要的意义。叶片是植物进行光合作用的主要场所，对干物质积累有重要影响，水稻过早启动衰老进程会对植株正常的营养利用和发育产生不良影响，进而影响水稻的产量和品质。水稻早衰突变体表型明显，易于观察，已广泛应用于生产实践和科学研究中。理论上推算，水稻叶片推迟1天衰老，增产2％左右，实际实验结果表明也可增产1％左右。因此，揭示水稻衰老的分子调控机制受到极大的关注。除作为性状标记应用于新品种培育外，衰老突变体对于研究植物叶绿体发育、光形态建成等方面具有重要的作用。基于Gramene网站和国家水稻数据中心的研究结果整理，迄今，在水稻中克隆的叶片早衰相关基因有25个，叶片持绿相关基因有20个(Liangetal.,2014，Zhaoetal.,2015，YasuhitoSakurabaetal.,2015，Raoetal.,2015，Yangetal.,2016)。其中，NYC1、NYC3、NOL、OsPAO、OsRCCR1、OsSGR、RLS1、NYC4、OsABC1-2、SGRL和PGL与叶绿体发育及叶绿素降解相关(Satoetal.,2009，Moritaetal.,2009，Tangetal.,2011，Jiangetal.,2011，Jiaoetal.,2012，Gaoetal.,2012，Yamatanietal.,2013，Rongetal.,2013，Yangetal.,2016)。如PGL编码叶绿素酸脂a加氧酶1，PGL缺失导致叶绿体含量降低且内囊体机构也遭到破坏，进而降低光合作用影响水稻产量和质量。NYC4编码一个类囊体形成蛋白THF1，在叶绿素降解和维持光合系统Ⅱ的稳定过程中起重要作用，该基因的突变使得叶片衰老被延迟；OsPAO和OsRCCR1分别编码一个脱镁叶绿素加氧酶和红色叶绿素代谢产物还原酶，这两个酶都是叶绿素降解途径中的关键酶，在叶片衰老过程中显著上调，敲除OsPAO后转基因植株在再生阶段就出现死亡，敲除OsRCCR后叶片出现类病斑并快速死亡。ES1、OsAkαGal、TDC1、TDC2、cZOGT1、cZOGT2、Oslms、OsSWEET5、OsSIK2、Ospse1、GnT1和PSL2与水稻叶片衰老过程中蛋白质合成、降解及转运相关(Leeetal.,2009，Kangetal.,2009，Pitakrattananukooletal.,2011，Kudoetal.,2012，Undanetal.,2012，Chenetal.,2013，Wuetal.,2013，Fanataetal.,2013，Sunetal.,2013，Raoetal.,2015)。这类基因大多是参与泛素化、糖基化、转运等途径。如ES1编码一个SCAR-LIKEPROTEIN2，是cAMP受体的组成部分，参与肌动蛋白的合成，突变体表现出叶片早衰；OsAkαGal编码一个α-半乳糖苷酶，是类囊体膜的降解酶，参与叶片衰老过程中双半乳糖甘油二酯的降解，过表达OsAkαGal，水稻叶片出现黄化；OsSWEET5基因编码一个半乳糖转运蛋白，参与糖类物质的运输，过表达OsSWEET5后植物生长延缓，并出现早衰。OsDOS、Cga1、OsSAMS1、OsHox33和OsFBK12参与水稻早衰过程中激素的调控(Kongetal.,2006，Hudsonetal.,2013，Chenetal.,2013，Luanetal.,2013，Chenetal.,2013)。OsDOS编码一个定位在细胞核内的CCCH型锌指蛋白，对于延缓水稻叶片衰老有重要作用，是叶片衰老的负调节因子，通过将发育信号与茉莉酸甲酯信号传导通路进行整合来延缓叶片的衰老；OsFBK12编码一个Kelch重复基序的F-box蛋白，敲除OsFBK12能促进衰老的进程，过表达OsFBK12导致了叶片衰老延缓、萌发延迟和种子增大，OsFBK12通过与OSK1互作参与了26S蛋白酶途径，识别底物OsSAMS1促其降解，改变乙烯水平调控叶片衰老。尽管在水稻叶片衰老基因克隆上取得了一定的成效，但我们对其分子机制的认识仍十分有限。影响叶片衰老的诸多因素是一个极为复杂的交叉网络，不同调控因子之间相互作用的机理目前也仍未清楚。因此，需要我们分离鉴定更多与水稻叶片衰老相关的基因，筛选出生产上有利用价值的叶片早衰/持绿基因，以阐明调控水稻叶片衰老的分子网络，对水稻高产育种具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种调控水稻叶片衰老的基因及其编码的蛋白质，以及利用所述基因调控植物叶片衰老和对水稻叶片衰老进行改造的方法。一种水稻叶片衰老调控基因，命名为LS1，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。本专利技术又提供了所述水稻叶片衰老调控基因编码的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。本专利技术又提供了一种包含所述水稻叶片衰老调控基因的重组表达载体。所述的重组表达载体，载体为pCAMBIA1300。本专利技术还提供了一种包含所述重组表达载体的转化体。所述转化体的宿主细胞可以是大肠杆菌、农杆菌、植物细胞等，优选的，所述转化体的宿主细胞为农杆菌。本专利技术还提供了一种调控水稻叶片衰老的方法，包含以下步骤：使用所述的转化体转化水稻细胞，然后将转化后的水稻细胞培育成植株。本专利技术还提供了所述的水稻叶片衰老调控基因在调控植物叶片衰老中的应用。所述植物为水稻。水稻叶片衰老调控基因LS1，通过影响四氢叶酸代谢系统和过氧化氢清除系统起作用。ls1突变体是一个光呼吸突变体。本专利技术水稻叶片衰老调控基因LS1及其编码的蛋白质可以应用于作物遗传改良，对创制水稻持绿品种、提高作物产量具有重要意义，为创建水稻新种质打下基础。附图说明图1为野生型(WT)和突变体(ls1)过氧化氢(H2O2)积累及细胞凋亡对比图，其中，A、DAB染色；B、H2O2含量测定；C、丙二醛含量测定(MDA)；D、总抗氧化能力测定(T-AOC)；E、台酚蓝染色；F、细胞凋亡检测Tunel实验。图2为野生型(WT)和突变体(ls1)表型及生理分析结果图，其中，A、生长90天的野生型和突变体；B、生长90天的野生型和突变体叶片；C、野生型和突变体叶片中衰老相关基因表达量分析；D、生长90天的野生型和突变体叶片叶绿素含量测定；E、叶绿体超微结构分析。图3为LS1基因克隆以及转基因功能互补研究结果图，其中，A、LS1基因图位克隆；B、LS1基因测序分析；C、LS1基因突变位点酶切验证；D、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻叶片衰老调控基因，命名为LS1，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。

【技术特征摘要】
1.一种水稻叶片衰老调控基因，命名为LS1，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。2.如权利要求1所述水稻叶片衰老调控基因编码的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。3.一种包含如权利要求1所述水稻叶片衰老调控基因的重组表达载体。4.如权利要求3所述的重组表达载体，其特征在于，载体为pCAMBIA1300。5.一种包含如权利要求3或4所述重组表达载体的转化体。6.如权利要求5所述的转化体，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：于彦春，熊二辉，武丽敏，陈飞，张燕莉，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33