本发明专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及一种控制水稻颖壳发育基因AH1的分离克隆、功能验证，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颖壳突变体基因AH1，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示。本发明专利技术还同时公开了上述水稻颖壳突变体基因AH1编码的蛋白质，该蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO：4所示。该水稻颖壳突变体基因AH1使得颖壳外稃弯曲，内稃退化，整个颖壳呈月牙状；其能用于禾本科植物产量、遗传品质的改良。
Rice glume shell development gene AH1 and its application
The invention belongs to the field of plant genetic engineering, in particular to the isolation, cloning and functional verification of a rice glume shell development gene AH1, and its application in rice breeding. The invention discloses a rice glume mutant gene AH1, whose nucleotide sequence is shown as SEQ ID NO:2. The invention also discloses the protein encoded by the rice glume mutant gene AH1, and the amino acid sequence of the protein is shown as SEQ ID NO:4. The rice glume mutant AH1 can bend the outer lemma and degenerate the inner lemma, and the whole glume is crescent-shaped. It can be used to improve the yield and genetic quality of Gramineae plants.
【技术实现步骤摘要】
水稻颖壳发育基因AH1及其应用
本专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及一种控制水稻颖壳发育基因AH1的分离克隆、功能验证，及其在水稻育种中的应用。
技术介绍
水稻是世界上三大主要粮食作物之一，也是单子叶植物的模式生物。开花时间、花序和花器官的形态结构对其产量和品质均有重要影响。花器官形成和发育是水稻从营养生长转向生殖生长的重要过程，对花器官的形态结构及发育机理的研究有助于提高水稻产量并改良其品质。水稻作为禾本科植物，小穗是其花序的结构单元，一个典型的水稻小穗由一对副护颖、一对护颖、一个外稃、一个内稃、两个浆片、六个雄蕊和一个雌蕊构成[1]。水稻的颖花中，颖壳的形状和大小决定着稻米的形状和大小，与水稻产量息息相关。因此，对不同水稻花器官突变体的研究是揭示水稻花器官发育及分子生物学机理的有效途径。关于花的形态发育过程，在过去二十几多年里，通过对双子叶模式植物拟南芥(Arabidopsisthaliana)和金鱼草(Antirrhinummajus)花器官突变体的遗传和分子生物学的研究，建立了经典的“ABCDE”模型，A、B、C、D和E五类基因通过独立或协同作用来调控双子叶植物花器官的形成和发育[2]。目前，水稻中越来越多的花同源异型基因被克隆，基因功能研究表明该模型也基本适用于水稻。通过同源序列的比对和突变体的研究，已经发现了一些水稻花器官特征基因，包括：A类基因RAP1A、RAP1B和OsMADS18，B类基因OsMADS2、OsMADS4和SPW1，C类基因RAG、OsMADS3和OsMADS58，D类基因OsMADS13和OsMADS21，E类基因OsMADS1、OsMADS5、OsMADS7、OsMADS8和OsMADS34。这五类基因协同调控花器官的发育[3]。与双子叶植物相比，水稻不具有花萼和花瓣等结构，但是在相对应的花器官轮次上形成差异较大的内外稃和浆片，还有特有的护颖和副护颖[4]。关于颖壳的起源及形成的分子机制的研究，有助于更加系统地了解水稻花器官发育的整个调控网络。与水稻颖壳发育相关基因如下，OsMADS1是最先鉴定的影响颖壳发育的基因。在突变体lhs1(leafhullsterile1)中，内外稃呈叶状，雄蕊数目减少，并产生多余的雌蕊。OsMADS1发生表观遗传突变引起其表达下调后导致外稃、内稃边缘组织和花器官内部三轮器官发育发生缺陷，说明OsMADS1是外稃、内稃边缘组织和花器官内部三轮器官特化所必需，在花分生组织的决定中发挥重要作用[5]。OsMADS15基因属于AP1家族基因，OsMADS15是内稃主体结构所必需[6]。OsMADS6是水稻花早期发育的一个重要调节因子，通过调节B、C类以及类SEPMADS盒基因的表达，调控浆片、雄蕊和心皮起始原基的形成[7]。DL(DROOPINGLEAF)是一个水稻花器官发育重要的YABBY类基因，可以抑制B基因的功能。从相应的颖壳发育突变体出发，研究颖壳的形态建成和调控，是一种行之有效的方法。目前已经报道的颖壳发育突变体，如slp1、pd1、srg1、dp2等，这些突变体的颖壳分别出现缺失、退化、叶状化、变小、伸长、扭曲、不闭合或数目增多等突变表型[9-12]。水稻的颖壳限制着糙米的生长，其形状大小与产量直接相关，这方面一直以来都是研究的热点。目前对水稻颖壳的发育调控机制尚不完全清楚。因此，其分子机理的进一步研究最终希望应用于生产实践，这也是推动研究不断发展的动力。随着更多颖壳相关突变体的发现和对其他植物花发育机理研究的深入，人们必将更加全面的了解颖壳的发生和发育调控过程，完善单子叶植物花发育模型，并用于指导生产。上文中涉及的参考文献如下：1.BommertP,SatohnagasawaN,JacksonD,etal.GeneticsandEvolutionofInflorescenceandFlowerDevelopmentinGrasses[J].Plant&CellPhysiology,2005,46(1):69-78(BommertP,SatohnagasawaN,JacksonD，等.草的花序和花发育的遗传与进化[J].植物与细胞生理学,2005,46(1):69-78)；2.刘坚，郭龙彪，钱前.水稻花器官发育基因的研究进展[J].中国稻米,2007,03:8-9；3.施思,刘坚,马伯军,等.水稻颖壳发育的研究进展[J].中国稻米,2012,18(5):25-29；4.Ambrose,LernerBA,CiceriDR,etal.Molecularandgeneticanalysesofthesilky1generevealconservationinfloralorganspecificationbetweeneudicotsandmonocots[J].MolecularCell,2000,5(3):569-579(Ambrose,LernerBA,CiceriDR,等.通过对silky1基因的分子和遗传分析,揭示了双子叶植物和单子叶植物在花器官规范方面的保守性[J].分子细胞,2000,5(3):569-579)；5.JeonJS,JangS,LeeS,etal.Leafyhullsterile1isahomeoticmutationinariceMADSboxgeneaffectingriceflowerdevelopment[J].PlantCell,2000,12(6):871-884(JeonJS,JangS,LeeS,等.颖壳基因sterile1是水稻MADSbox基因中影响水稻花发育的同源突变[J].植物细胞,2000,12(6):871-884)；6.WangK,TangD,HongL,etal.DEPandAFOregulatereproductivehabitinrice[J].PlosGenetics,2010,6(1):e1000818(WangK,TangD,HongL,等.DEP和AFO调节水稻的繁殖习性[J].公共科学图书馆遗传学,2010,6(1):e1000818)；7.DuanY,XingZ,DiaoZ,etal.CharacterizationofOsmads6-5,anullallele,revealsthatOsMADS6isacriticalregulatorforearlyflowerdevelopmentinrice(OryzasativaL.)[J].PlantMolecularBiology,2012,80(4-5):429-442(DuanY,XingZ,DiaoZ,等.一个空等位基因Osmads6-5的鉴定表明,Osmads6是水稻早期花发育的关键调控因子[J].植物生理学,2012,80(4-5):429-442)；8.YamaguchiT,NagasawaN,KawasakiS,etal.TheYABBYgenedroopimgleafregulatescarpelspecificationandmidribdevelopmentinOryzasativa[J].PlantCell,2004,16(2):500-509(YamaguchiT,N本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水稻颖壳突变体基因AH1，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.水稻颖壳突变体基因AH1，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所述的水稻颖壳突变体基因AH1编码的蛋白质，其特征是：所述蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNO：4所示。3.一种含有如权利要求1所述基因的重组载体。4.一种含有权利要求1所述基因的转化体。5.如权利要求1所述的水稻颖壳突变体基因AH1的用途，其特征是：使得颖壳外稃弯曲，内稃退化，整个颖壳呈月牙状。6.如权利要求5所述的水稻颖壳突变体基因A...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶玉春，胡娟，任德勇，余海萍，林晗，章怡兰，戴志俊，林雪，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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