水稻控制茎秆强度基因BC-n及其应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程领域，涉及一种控制茎秆强度基因BC‑n及其在水稻育种中的应用。本发明专利技术公开了一种水稻控制茎秆强度基因BC‑n，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示；水稻控制茎秆强度基因BC‑n编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO：4所示。本发明专利技术还同时公开了水稻控制茎秆强度基因BC‑n在水稻育种中的应用：降低水稻茎秆机械强度，便于水稻秸秆的还田或加工。

BC-n Gene Controlling Stem Strength in Rice and Its Application

The invention belongs to the field of plant genetic engineering, and relates to a stem strength control gene BC N and its application in rice breeding. The invention discloses a rice stem strength control gene BC_n, whose nucleotide sequence is shown as SEQ ID NO:2, and the amino acid sequence of protein encoded by rice stem strength control gene BC_n is shown as SEQ ID NO:4. The invention also discloses the application of rice stem strength control gene BC n in rice breeding: reducing the mechanical strength of rice stalk, facilitating the return of rice straw to the field or processing.

【技术实现步骤摘要】
水稻控制茎秆强度基因BC-n及其应用
本专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及一种控制茎秆强度基因BC-n及其在水稻育种中的应用。
技术介绍
水稻是三大粮食作物之一，是全球近一半人口赖以生存的基本粮食，随着人口的增加和耕地面积的减少，人们对水稻的产量要求越来越高。脆秆突变体属于一类纤维素、半纤维素、木质素含量改变，茎秆机械强度降低的突变体，是研究植物茎秆机械强度遗传机制及植物细胞壁合成机理的重要材料。关于水稻脆性突变体的研究早在20世纪60年代就已经开始，目前，水稻中发现并命名的脆秆突变体有20多个，有10个水稻脆秆相关调控基因已被克隆[1,2]。以BC(brittleculm)命名的水稻脆性突变体有12个(BC1-BC12)。其中bc5是茎节脆性基因，是唯一显性脆秆基因，与bc11是等位基因[3]。BC1基因编码类COBRA蛋白，在水稻发育阶段的厚壁细胞和维管束中表达。该基因的突变会造成细胞壁厚度和纤维素含量的减少，同时木质素的含量增多，导致茎秆和叶片变脆[4]。BC3编码一个经典的发动蛋白OsDRP2B,该基因突变后表现出茎秆厚壁细胞次生壁变薄，茎秆细胞壁中纤维素含量显著降低，茎秆机械强度减弱[5]。BC6基因编码OsCesA9蛋白，对纤维素在次生壁的合理沉积具有重要作用；BC6具有与BC1相似的表达模式，BC6基因的突变同样会造成茎秆和叶片变脆，且无矮化和叶尖焦黄等多效性表型[6]。BC14编码水稻UDP-葡萄糖核糖转运因子，该基因突变会导致细胞壁多糖糖基合成缺陷，致使次生细胞壁纤维素合成受阻,细胞壁中纤维素含量降低，引起水稻茎秆机械强度降低[7]；CEF1(CulmEasilyFragile1)调控OsCesA的表达，进而响细胞壁中纤维素含量及茎秆的机械强度[8]。此外，BC10具有糖基转移酶的功能，可通过调节细胞壁纤维素的合成和阿拉伯半乳聚糖蛋白的含量来控制水稻茎秆机械强度[9]。虽然已有的水稻脆秆突变体和基因对茎秆机械强度分子机理的揭示起到了重要的作用，但是其分子机理有待进一步研究，本专利技术通过图位克隆技术分离并克隆到控制茎秆强度基因BC-n，该基因编码一种与水稻茎秆脆性相关的蛋白质，细胞学和生物化学分析表明，该基因影响水稻茎秆、叶片、叶鞘中细胞的厚度和纤维素的含量，转基因功能互补实验鉴定了该基因的功能。上文中涉及的参考文献如下：1.蒋钰东,何沛龙,廖红香,等.水稻茎秆脆性及叶尖枯死突变体fld1的鉴定与基因定位.植物学报,2014,49(6):663-671；2.江云珠,沈希宏,曹立勇.水稻茎秆性状的研究进展.中国稻米,2012,18:1-7；3.ZhangB,ZhouY.Ricebrittlenessmutants:awaytoopenthe'BlackBox'ofmonocotcellwallbiosynthesis.JINTEGRPLANTBIOL,2011,53(2):136-142(ZhangB,ZhouY.水稻脆性突变体:一种打开单子叶植物细胞壁生物合成的“黑盒子”的方法.植物学报,2011,53(2):136-142)；4.LiuL,ShangguanK,ZhangB,etal.BrittleCulm1,aCOBRA-likeprotein,functionsincelluloseassemblythroughbindingcellulosemicrofibrils.PlosGenetics,2013,9(8):e1003704(LiuL,ShangguanK,ZhangB,等.BrittleCulm1,一个COBRA类蛋白，通过结合纤维素微原纤维在纤维素组装中起作用.公共科学图书馆遗传学,2013,9(8):e1003704)；5.XiongGY,LiR,QianQ,etal.Thericedynamin-relatedproteinDRP2Bmediatesmembranetrafficking,andtherebyplaysacriticalroleinsecondarycellwallcellulosebiosynthesis.PlantJ,2010,64(1):56-70(XiongGY,LiR,QianQ,等.水稻动力相关蛋白DRP2B介导膜运输,并因此在次生细胞壁纤维素生物合成中起关键作用.植物杂志,2010,64(1):56-70)；6.KotakeT,AoharaT,HiranoK,etal.RiceBrittleculm6encodesadominant-negativeformofCesAproteinthatperturbscellulosesynthesisinsecondarycellwalls.JExpBot,2011,62(6):2053-2062(KotakeT,AoharaT,HiranoK,等.RiceBrittleculm6编码CesA蛋白的显性失活形式,其扰乱次生细胞壁中的纤维素合成.实验植物学杂志,2011,62(6):2053-2062)；7.ZhangBC,LiuXL,QianQ,etal.Golginucleotidesugartransportermodulatescellwallbiosynthesisandplantgrowthinrice.ProcNatlAcadSciUSA,2011,108(12):5110-5115(ZhangBC,LiuXL,QianQ,等.高尔基核糖转运蛋白调节水稻的细胞壁生物合成和植物生长.美国科学学院学报,2011,108(12):5110-5115)；8.YeYF,LiuBM,ZhaoM,etal.CEF1/OsMYB103LisinvolvedinGA-mediatedregulationofsecondarywallbiosynthesisinrice.PlantMolBiol,2015,89(4-5):385-401(YeYF,LiuBM,ZhaoM,等.CEF1/OsMYB103L参与GA介导的水稻次生壁生物合成调控.植物分子生物学,2015,89(4-5):385-401)；9.ZhouYH,LiSB,QianQ,etal.BC10,aDUF266-containingandGolgi-locatedtypeIImembraneprotein,isrequiredforcell-wallbiosynthesisinrice(OryzasativaL.).PlantJ,2009,57(3):446-462(ZhouYH,LiSB,QianQ,等.BC10是一种DUF266-高尔基体II型膜蛋白,是水稻细胞壁生物合成的必需物质.植物杂志,2009,57(3):446-462)。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种水稻控制茎秆强度基因BC-n及其在水稻育种中的应用。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种水稻控制茎秆强度基因BC-n，该基因的核苷酸序列如SEQIDNO：2所示。本专利技术还同时提供了上述水稻控制茎秆强度基因BC-n编码的蛋白质，该蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNO：4所示。本专利技术还同时提供了上述水稻控制茎秆强度基因BC-n在水稻育种中的应用：降低水稻茎秆机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水稻控制茎秆强度基因BC‑n，其特征是：所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示。

【技术特征摘要】
1.水稻控制茎秆强度基因BC-n，其特征是：所述基因的核苷酸序列如SEQIDNO：2所示。2.如权利要求1所述的水稻控制茎秆强度基因BC-n编码的蛋白质，其特征是：所述蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNO：4...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶玉春，徐娜，胡江，徐江民，林晗，焦然，胡娟，郑士仪，叶文澜，章怡兰，周纯，程琳乔，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33