水稻胞间连丝基因及其突变基因、编码的蛋白和应用制造技术

本发明专利技术公开了水稻胞间连丝基因及其突变基因、编码的蛋白和应用。水稻胞间连丝基因POSTMAN1的核苷酸序列如SEQ ID No.14所示，氨基酸序列如SEQ ID No.16所示，水稻胞间连丝突变基因postman1d的核苷酸序列如SEQ ID No.15所示，氨基酸序列如SEQ ID No.17所示。与野生型相比，胞间连丝突变基因postman1d在水稻第条7染色体LOC_OS07G01520基因编码框中第421碱基由T转换为A，并导致第141位的编码氨基酸由酪氨基酸突变为天冬酰胺，该基因突变后的水稻postman1

【技术实现步骤摘要】
水稻胞间连丝基因及其突变基因、编码的蛋白和应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及水稻胞间连丝基因及其突变基因、编码的蛋白和应用。

技术介绍

[0002]水稻(Orvza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一，全世界有近半数的人口以稻米为主食。杂交水稻的种植，显著提高了水稻的产量，从以前的每亩200
‑
300斤，到现在的每亩1000斤，与第二次绿色革命一起差不多解决了全球的粮食危机，为保障国家乃至世界粮食安全作出了巨大贡献。但近十几年来水稻的产量停滞不前，这一方面是由于在育种技术上没有新的突破以及遗传多样性在栽培品种中的逐步变窄，另一方面也是因为频繁发生的病虫害以及旱灾等自然灾害使得水稻生产损失惨重。然而，世界人口的持续增长以及社会经济的快速发展导致对粮食的需求不断增加。培育高产优质水稻新品种一直是分子生物学家和育种家的共同目标，而水稻籽粒数量的增加或体积的增大有利于提高水稻产量。
[0003]由于传统杂交育种存在育种过程周期长、杂交后代会出现性状分离及缺乏优良种质资源等问题，利用传统杂交育种技术来提高水稻产量已经无法满足人们日益增长的粮食需要。21世纪生物科学技术迅猛发展，分子生物学技术和基因工程育种技术广泛应用于实际生产，在提高水稻产量，改良水稻品质及提高水稻抗性中起到重要作用，开辟了水稻育种新时代。而结合基因工程育种技术与传统杂交育种技术来提高作物产量已成为遗传改良研究的新热点。
[0004]水稻籽粒增大主要是由细胞数量增加或者是由细胞体积增大引起的。胚乳占籽粒重量的80
‑
85％，是水稻籽粒重要的组成部分，胚乳细胞的膨胀和细胞内含物质含量的增加对提高产量起着重要的作用，研究胚乳细胞体积增大的机制已成为研究热点。淀粉是水稻胚乳的主要贮藏物质，约占糙米干重的90％，其在种子中的含量直接影响水稻的产量。叶片通过光合作用合成的光合产物以蔗糖的形式通过胞间连丝汇集到维管束周围并装载到维管束韧皮部中，在韧皮部中蔗糖顺浓度梯度运输至需糖的库组织如根、幼叶、籽粒等。因此，由水稻叶片合成的碳水化合物作为合成淀粉的原料，而胞间连丝是碳水化合物运输的主要通道。故，解析胞间连丝的形成及调控机制，挖掘胞间连丝形成及调控基因，并将其应用到水稻高产新品种分子育种应用研究中，对水稻的遗传育种具有重要意义。
[0005]但目前尚未有此方面的研究报道。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种水稻胞间连丝基因POSTMAN1及其突变基因postman1d，该基因突变后的水稻postman1
‑
D突变体幼叶基部维管束韧皮部胞间连丝增加，且从苗期开始postman1
‑
D突变体叶尖黄化并积累大量淀粉、蔗糖和葡萄糖，通过杂交发现该性状为显性性状，对水稻的遗传育种具有重要意义。
[0007]本专利技术提供的水稻胞间连丝基因POSTMAN1及其突变基因，所述水稻胞间连丝基因POSTMAN1位于水稻第7条染色体的标记RM20776和RM6663之间，其核苷酸序列如SEQ ID No.14所示。
[0008]进一步，所述突变基因postman1d在第7条染色体LOC_OS07G01520基因编码框上第421碱基T
‑
A转换，并导致第141位的编码氨基酸序列发生酪氨酸(Tyrosine)到天冬酰胺(Asparagine)的变异，所述突变基因核苷酸序列如SEQ ID No.15所示。
[0009]进一步，所述水稻胞间连丝基因POSTMAN1编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No.16所示。
[0010]进一步，所述水稻胞间连丝突变基因postman1d编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No.17所示。
[0011]本专利技术还提供一种获得含有上述突变基因postman1d的突变体的方法，是利用甲基磺酸乙酯EMS诱变缙恢10号获得遗传稳定的水稻叶片积累糖并黄化，且幼叶基部维管束韧皮部胞间连丝增加的突变体postman1
‑
D。
[0012]本专利技术还提供一种获得上述基因及突变基因的特异引物对，其上游引物为POSTMAN1F：5
’‑
ATGGGTTTCAATCCGCCGGTGC
‑3’
(SEQ ID No.12)；下游引物为POSTMAN1 R：
[0013]5’‑
CTACTGGTCGTGGACGATGAGCTTG
‑3’
(SEQ ID No.13)。
[0014]本专利技术还提供上述水稻胞间连丝突变基因postman1d在水稻高产分子育种中的应用。
[0015]上述水稻高产分子育种中的应用，是将突变基因postman1d进行克隆并构建至植物表达载体，借助所述载体将所述基因转化至水稻体内获得过表达的植物后代。
[0016]进一步，所述水稻为缙恢10号。
[0017]本专利技术利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变自育优良恢复系缙恢10号获得一个遗传稳定的水稻叶片积累糖并黄化，且幼叶基部维管束韧皮部胞间连丝增加的突变体postman1
‑
D，在遗传分析和基因定位的基础上，先通过基因预测、同源搜索及基因序列差异比较，初步确定了水稻突变性状为POSTMAN1显性基因控制，POSTMAN1编码未知功能蛋白(LOC_OS07G01520)。随后，本专利技术以该显性突变体postman1
‑
D为材料，克隆了水稻基因POSTMAN1，具有如SEQ ID No.14所示的核苷酸序列，开放阅读框为2445bp，由1个外显子，无内含子组成，编码814个氨基酸，其氨基酸序列如SEQ ID No.16所示。与野生型缙恢10号相比，突变基因postman1d在第7染色体LOC_OS07G01520基因编码框上第421碱基有T
‑
A的转换，并导致第141位的编码氨基酸序列发生酪氨酸(Tyrosine)到天冬酰胺(Asparagine)的变异，其核苷酸序列如SEQ ID No.15所示，其编码氨基酸序列如SEQ ID No.17所示。
[0018]然后，构建功能互补载体并转化野生型缙恢10愈伤组织。经鉴定转基因阳性植株叶片黄化，与显性postman1
‑
D突变体表型一致。进一步确定水稻叶片积累糖并黄化，且幼叶基部维管束韧皮部胞间连丝增加的突变性状由POSTMAN1基因突变引起。
[0019]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了水稻胞间连丝基因POSTMAN1及突变基因postman1d，该基因调控胞间连丝发育，促进碳源分配，对水稻的遗传育种具有重要意义。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图：
[0021]图1为野生型缙恢10号(WT)与水稻胞间连丝突变体postman1
‑
D中糖含量测定结果及幼叶维管束韧皮部胞间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻胞间连丝基因POSTMAN1及其突变基因，其特征在于：所述水稻胞间连丝基因POSTMAN1位于水稻第7条染色体的标记RM20776和RM6663之间，其核苷酸序列如SEQ ID No.14所示。2.根据权利要求1所述的水稻胞间连丝基因POSTMAN1及其突变基因，其特征在于：所述突变基因postman1d在LOC_OS07G01520基因编码框上第421碱基T
‑
A发生转换，并导致第141位的编码氨基酸序列发生酪氨酸到天冬酰胺的变异，所述突变基因核苷酸序列如SEQ ID No.15所示。3.根据权利要求1所述的水稻胞间连丝基因POSTMAN1及其突变基因，其特征在于：所述水稻胞间连丝基因POSTMAN1编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No.16所示。4.根据权利要求2所述的水稻胞间连丝基因POSTMAN1及其突变基因，其特征在于：所述水稻胞间连丝突变基因postma...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱小燕，何光华，王楠，谢子煜，赵芳明，凌英华，李云锋，张婷，张长伟，杨正林，姚贺盛，吴仁鸿，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：