水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3及其在水稻光保护中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3，其核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:1所示，将水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3应用在水稻光保护中，实验证明Lhcb3能够降低叶绿素含量，影响光合效率和NPQ值，该基因在水稻高光效育种和光保护中具有重要的价值，也为该基因调控其它植物NPQ值提供了借鉴。了借鉴。

【技术实现步骤摘要】
水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3及其在水稻光保护中的应用


[0001]本专利技术属于生物工程
，具体涉及一种水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3及其在水稻光保护中的应用。

技术介绍

[0002]水稻作为世界上三大粮食作物之一，也是我国重要的粮食作物，由于世界人口数量的大幅度增长，水稻的需求量也愈来愈大。光是植物光合作用所必需的，植物光合机制中的叶绿体色素吸收光能并使之转化成稳定的化学能。但是，在光能过剩的情况下，植物接受的能量要超过其所能转化的能量，如果过量的光能不能及时耗散掉，过剩的光会导致光抑制现象，从而降低光合效率。光合作用及其复杂，其协调主要表现为光能的吸收和利用的平衡。经过长期的演化，水稻已经形成了多种协调光能吸收和利用的保护机制。其中非光化学猝灭(NPQ)就是一种重要的保护机，它能使植株以无害的热能形式耗散吸收的过剩光能，可减少活性氧的产生，能够有效避免光抑制的发生。
[0003]植物有两个光系统(光系统I和光系统II)参与光的捕获和转换。两者都是由发生光化学反应的核心复合物和参与光捕获的天线系统组成，光系统是多蛋白超级复合物。植物的光系统II的天线包括较小的捕光获复合物II(LHCB4、LHCB5和LHCB6)和较大的天线复合物三聚体(LHCB1、LHCB2和LHCB3)，这是地球上最丰富的膜蛋白。LHCB除了参与光能的捕获外，还参与过剩光能的能量耗散，转化光系统I和光系统II的能量分配，起到光保护的作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3及其在水稻光保护中的应用，从水稻中分离了一个控制叶绿素含量、光合速率和NPQ值基因Lhcb3，对该基因进行了RNA干扰表达，发现该基因能够降低叶绿素含量，影响光合效率和NPQ值，该基因在水稻高光效育种和光保护中具有重要的价值。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]本专利技术提供了一种水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3，核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:1所示，它是从典型的水稻粳稻品种中华11品种中克隆了一种捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因，再运用RNAi干扰技术对Lhcb3基因进行干扰，获得了Lhcb3基因功能被抑制的转基因植株。
[0007]序列表SEQ ID NO:1是本专利技术克隆自水稻品种中花11的Lhcb3基因的DNA序列，该基因全长，编码区长，编码
‑‑
氨基酸。
[0008]对Lhcb3基因抑制表达的T0代转基因植株的叶绿素含量和光合功能期进行了系统考察，发现Lhcb3基因抑制表达的材料和野生型相比其SPAD值、叶绿素a、叶绿素b、总的叶绿素含量及NPQ均极显著下降；叶绿素a/叶绿素b的比值出现上升。
[0009]对Lhcb3基因抑制表达的T0代转基因植株进行了共分离检测，发现LHCB3基因表达量低的植株其叶绿素含量和NPQ值含量也低，叶绿素含量和NPQ值这两类表型和表达量呈现很好的共分离。
[0010]对Lhcb3基因抑制表达的T1代转基因植株苗期进行了透射电镜的观察，发现阳性植株和野生型植株相比，其类囊体的片层结构的致密性不如野生型。
[0011]对Lhcb3基因抑制表达的T1代转基因植株苗期进行了系统的叶绿素含量和光合功能期进行了系统考察，发现SPAD值、叶绿素a、叶绿素b、总的叶绿素含量均极显著下降，叶绿素a/叶绿素b的比值出现上升。
[0012]对Lhcb3基因抑制表达的T1代转基因植株抽穗期进行了系统的叶绿素含量和光合功能期进行了系统考察，发现SPAD值、叶绿素a、叶绿素b、总的叶绿素含量和NPQ值均极显著下降，叶绿素a/叶绿素b的比值出现上升，净光合速率出现了下降。
[0013]对Lhcb3基因抑制表达的T1代转基因植株苗期和抽穗期的表达量进行检测分析发现在无论是苗期还是抽穗期，Lhcb3基因表达量下降后，其光系统II相关基因Lhcb1、Lhcb2的表达量出现了急剧下降；其光系统I相关基因Lhcb4、Lhcb5、Lhcb6的表达量出现了轻微的下降；和光保护相关的基因PsbS1在抽穗期出现了表达量的下降，说明Lhcb3在调控光保护左右中发挥重要的作用。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0015]1、本专利技术通过RNAi干扰技术对水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因OsLhcb3进行了抑制，获得了转基因植株，系统考察和分析了转基因植株和野生型光合功能期的生理表型，实验证明了Lhcb3基因控制叶绿素含量，光合速率，qE型的NPQ等表型，该基因在水稻光保护作用中发挥着重要的作用。
[0016]2、本专利技术在水稻中首次发现Lhcb3能够调控NPQ值，影响水稻光合产量，利用转基因材料充分证实了这一点。该基因在水稻光保护中发挥了重要的作用，在水稻高光效育种中具有重要的作用。本专利技术也丰富了Lhcb3基因的功能认识，也为该基因调控其它植物NPQ值提供了借鉴。
附图说明
[0017]图1：Lhcb3基因RNAiT0代转基因植株叶绿素含量、NPQ值及表达量；
[0018]图2：Lhcb3基因RNAiT1代转基因植株两个家系苗期和抽穗期的SPAD值；
[0019]图3：Lhcb3基因RNAiT1代转基因植株两个家系苗期和抽穗期的叶绿素含量；
[0020]图4：Lhcb3基因RNAiT1代转基因植株Fv/Fm值；
[0021]图5：Lhcb3基因RNAiT1代转基因植株NPQ值；
[0022]图6：Lhcb3基因RNAiT1代转基因植株净光合速率；
[0023]图7：Lhcb3基因RNAi转基因植株的叶色图；
[0024]图8：Lhcb3基因RNAi转基因植株的叶片透射电镜图；
[0025]图9：Lhcb1.1基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0026]图10：Lhcb1.2基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0027]图11：Lhcb1.3基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0028]图12：Lhcb2基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0029]图13：Lhcb3基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0030]图14：Lhcb4基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0031]图15：Lhcb5基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0032]图16：Lhcb6基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0033]图17：Lhca1基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0034]图18：Lhca3基因在Lhcb3 RNAi转基因植株中的相对表达量图；
[0035]图19：Lhca4基因在Lhcb3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3，其特征在于：核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:1所示。2.根据权利要求1所述的水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3在水稻光保护中的应用。3.根据权利要求1所述的水稻捕光色素叶绿素a/b结合蛋白基因Lhcb3，其特征在于：所述结合蛋白基因OsLhcb3运用RNAi干扰技术对Lhcb3基因进行干扰，获得了L...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪全秀，郭文茹，晁爽爽，张玉雪，苗程琳，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：