一种水稻育性相关蛋白OsSMARCAL1及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻生殖发育及育性相关蛋白OsSMARCAL1及其编码基因与应用。本发明专利技术提供的蛋白质，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）将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物生殖发育与育性性状相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明专利技术中的水稻生殖发育与育性相关蛋白及其编码基因对于进一步提高水稻产量具有重要的作用。

A rice fertility related protein ossmarcal1 and its coding gene and Application

【技术实现步骤摘要】
一种水稻育性相关蛋白OsSMARCAL1及其编码基因与应用
本专利技术涉及一种水稻育性相关蛋白OsSMARCAL1及其编码基因与应用。
技术介绍
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，与水稻产量相关的研究一直受到广泛的关注。育性与水稻产量密切相关，在水稻生产实践上具有重要意义，一方面育性降低会造成水稻产量的下降，甚至绝收；另一方面对雄性不育的基础研究能够在杂交水稻育种中得到应用，减轻大规模杂交育种中的去雄工作。因此有关水稻生殖发育的研究已成为功能基因组学研究的热点之一。水稻的生长发育包括营养生长阶段和生殖生长阶段。配子体的形成和发育是生殖生长的关键。在被子植物中，孢子体能够形成两种孢子，一种是小孢子，能够发育成雄配子，也称作花粉粒，另一种是大孢子，能够发育成雌配子。雌雄配子发育异常均会导致不育的发生。水稻中有关雌雄不育的突变体的已有报道，但是对不育产生的分子机制的研究还不够深入。本申请专利内容为通过图位克隆的方法从水稻中鉴定了一个育性相关蛋白OsSMARCAL1，并从遗传、生化和细胞学等方面对该基因进行功能研究，为提高水稻的产量奠定理论基础。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水稻育性相关蛋白及其编码基因。本专利技术提供的蛋白(OsSMARCAL1)，来自粳稻品种台北309(OryzasativaL.subsp.japonicacv.Taipei309)，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)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物育性相关的由序列1衍生的蛋白质。为了使(a)中的蛋白质便于纯化，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所示的一个或几个标签。表1标签的序列上述(b)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的蛋白质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。编码所述蛋白的基因(OsSMARCAL1)也属于本专利技术的保护范围。所述基因是具体可为如下1)至4)中任一所述的DNA分子：1)序列表的序列2所示的DNA分子；2)序列表的序列3所示的DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)或3)限定的DNA序列杂交且编码植物育性相关蛋白的DNA分子；4)与1)或2)或3)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码植物育性相关蛋白的DNA分子。上述严格条件可为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。含有所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌均属于本专利技术的保护范围。可用现有的植物表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端。使用所述基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或组成型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。也可不加任何选择性标记基因，直接根据表型筛选目的植物。所述重组表达载体具体可为将所述基因插入载体pCAMBIA1305.1的多克隆位点得到的重组质粒。扩增所述基因的全长或其任一片段的引物对也属于本专利技术的保护范围。本专利技术还保护一种培育转基因植物的方法，是将所述基因导入目的植物中，得到育性发生改变的转基因植物。所述基因具体可通过所述重组表达载体导入所述目的植物中。携带有所述基因的表达载体可通过使用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、基因枪等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。所述目的植物既可以是单子叶植物也可以是双子叶植物。所述单子叶植物具体可为水稻，如籼稻品种Kasalath。本专利技术的水稻育性相关基因在失去功能或表达量下降的条件下可引起水稻雌雄不育，因此，通过基因工程的方法能利用该基因有效地调节、控制和改良水稻的生长发育，对提高水稻产量具有重要的潜在作用。附图说明图1突变体ossmarcal1与野生型的形态学分析。(A)野生型(左)和突变体(右)抽穗灌浆后的比较；(B，C)野生型(B)和突变体(C)成熟的穗子的比较；(D，E)野生型(D)和突变体(E)开花前一天的小花比较；(F，G)野生型(F)和突变体(G)的成熟花药；(H，I)野生型(H)和突变体(I)的花药被I2-KI染色比较；(J)野生型和突变体成熟花药的淀粉含量比较；(K)野生型和突变体ossmarcal1(m-1至m-12)的结实率。标尺＝10厘米(A)，1.5厘米(B-C)，0.6毫米(D-E)，0.2毫米(F-G)，50微米(H-I)。图2突变体ossmarcal1与野生型花药不同发育时期比较分析。(A-H)野生型花药发育从第6时期到第13时期的半薄切片分析。标尺＝20微米。(I-P)突变体ossmarcal1花药发育从第6时期到第13时期的半薄切片分析。标尺＝20微米。(Q)野生型花药发育第13时期的纵切图。(R)突变体ossmarcal1花药发育第13时期的纵切图。图中红色箭头代表败育的小孢子。DMSP，降解的小孢子；E，表皮；En，药室内壁；ML，中层；MP，成熟花粉粒；MSP，小孢子；PMC，花粉母细胞；T，绒毡层；Tds，四分体。图3OsSMARCAL1基因的图位克隆。(A)OsSMARCAL1的图位克隆。OsSMARCAL1被定位在分子标记Z-28和Q8913两个标记之间，相距61kb。cM，厘摩。(B)OsSMARCAL1的外显子和内含子分别用黑色框和其间的黑色折线表示。3'末端的白色框表示3'非翻译区。突变体的序列在第20个外显子处有一个碱基替换。图4互补实验转基因植株的表型的恢复。(A)野生型(左)和35S::OsSMARCAL1互补植株(右)抽穗灌浆后比较；(B)突变体ossmarcal1抽穗灌浆后植株；(C-E)野生型(C)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋白质，是如下（a）或（b）：/n（a）由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；/n（b）将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与生殖发育与育性性状相关的由（a）衍生的蛋白质。/n

【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）将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与生殖发育与育性性状相关的由（a）衍生的蛋白质。


2.编码权利要求1所述蛋白的编码基因。


3.根据权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因是如下1）至4）中任一所述的DNA分子：
1）序列表的序列2所示的DNA分子；
2）序列表的序列3所示的DNA分子；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德春，田可欣，周超，刘文，王玉兵，梁宏伟，沈祥陵，陈发菊，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42