HYR基因在调控高羊茅株高及分蘖中的应用制造技术

本发明专利技术涉及HYR基因在调控高羊茅株高及分蘖中的应用，属于植物基因工程领域，本发明专利技术首先构建光诱导表达启动子pRbcS5驱动HYR基因的植物重组表达载体，然后利用农杆菌介导法转化高羊茅获得HYR过表达的转基因高羊茅，分析HYR基因在高羊茅中的生物学功能；本发明专利技术提供的过表达HYR基因的高羊茅植株可以为调控高羊茅以及其他禾本科植物的株高、分蘖提供更多的理论依据，可用于培育株高降低、分蘖增多的转基因草坪草品种，在优化草坪草的株型方面具有实际的应用价值。的应用价值。的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
HYR基因在调控高羊茅株高及分蘖中的应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程领域，主要涉及高产水稻基因HYR及其在调控高羊茅株高及分蘖方面的应用。

技术介绍

[0002]高羊茅（Festuca arundinacea Schreb.）为禾本科羊茅属多年生冷季型草坪草，是我国常用的草坪草之一，在贵州、四川、广西和新疆等地区广泛分布。高羊茅具有绿期长、观赏性好、质地柔软、耐践踏、根系发达、抗逆性强等特点，故而其用途非常广泛，可用于河道防护、道路边坡防护以及运动场地的草坪等。另外高羊茅草质营养丰富，汁水较多，也可用作牧草饲料。高羊茅为丛生型，具有发达的根系，环境适应性和再生能力强，非常适宜广泛推广使用。
[0003]株高和分蘖是草坪草的两个重要的表型特征。分蘖能力直接影响草坪草的耐践踏性及坪用价值。较多的分蘖有利于草坪草有效利用土壤营养元素，提高肥料利用效率；较多的分蘖还可以扩大草坪草的覆盖面积，抑制杂草的生长。此外，较多的分蘖对于干旱、盐碱等非生物胁迫后的恢复再生也十分重要。较低的植株和较多的分蘖能够使草坪草快速成坪，而成坪后又可以减少修剪，节约养护成本。故而降低草坪草的株高、增加草坪草的分蘖数具有十分重要的实际意义。
[0004]很多因素都可以影响植物的分蘖和株高，如遗传、激素、发育和环境等。其中植物激素在植物分蘖中的作用研究较为深入。如生长素在植物体内的含量和分布与植株的分蘖和株高密切相关，生长素输出载体蛋白PIN
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FORMED (PIN) 是一类在生长素极性运输中起着关键作用的载体蛋白。水稻OsPIN1b基因突变导致株高降低，分蘖增加；而过表达OsPIN9则显著增加了水稻的分蘖。细胞分裂素在植物分蘖中也起着重要作用，如突变细胞分裂素激活酶基因LOG (LONELY GUY) 导致分蘖减少和产量降低。赤霉素可抑制分蘖芽的生长从而抑制分蘖，赤霉素功能缺失突变体多表现分枝增多的现象。赤霉素氧化酶是赤霉素代谢通路中失活赤霉素的主要催化酶，在水稻中过表达赤霉素氧化酶一般会导致植株矮化以及分蘖增多等表型。独脚金内酯是21世纪新发现的植物激素，参与独脚金内酯合成和信号转导途径的基因大多与分蘖和株高有关，如合成途径中的D17 (DWARF17) 和D27 (DWARF27)、信号转导途径中的D14 (DWARF14) 和D3 (DWARF) 突变都会导致植株矮化和分蘖增多。
[0005]HYR (HIGHER YIELD RICE) 是近些年发现的一种新型转录因子，尽管有研究表明35S启动子驱动HYR过量表达可以提高水稻产量及其抗逆性，但HYR在调控植物尤其是高羊茅株高和分蘖中的作用却未有报道。光诱导表达启动子是一类受光调控的启动子，可随着光照强度及昼夜节律的变化调控基因的表达。利用光诱导表达启动子可以克服组成型启动子持续表达从而消耗过多能量和物质的缺陷，达到动态调控目的基因表达的目的。Rubisco小亚基启动子是一种典型的光诱导表达启动子，使用Rubisco小亚基启动子启动目的基因表达可以实现动态调控目的基因表达的目的。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术利用过表达技术以Rubisco小亚基5启动子pRbcS5驱动HYR基因表达，通过研究其在高羊茅生长发育中的生物学功能，本专利技术提供了HYR基因在调控高羊茅株高和分蘖中的新用途，为培育矮化且分蘖多的适用于草坪草的高羊茅品种提供依据。
[0007]本专利技术采用的具体方案为：本专利技术的第一方面，是提供基因HYR在调控高羊茅株高及分蘖方面的应用。
[0008]本专利技术的第二方面，是提供一种用于调控高羊茅株高及分蘖的基因表达框，所述基因表达框包括基因HYR和启动所述基因HYR的Rubisco小亚基启动子pRbcS5；所述基因HYR的编码区核苷酸序列如SEQ ID NO. 1所示，所述启动子pRbcS5的核苷酸序列如SEQ ID NO. 2所示。
[0009]本专利技术的第三方面，是提供一种重组表达载体，包含上述的基因表达框。
[0010]本专利技术的第四方面，是提供一种转化体，是将上述的重组表达载体转化宿主细胞所得。
[0011]本专利技术的第五方面，是提供一种光诱导目的基因表达的表达系统，所述表达系统利用上述的基因表达框，由光诱导表达启动子pRbcS5调控水稻HYR基因的表达。
[0012]本专利技术的第六方面，是提供上述基因表达框、重组表达载体或转化体在以下任意一种中的应用：（1）、调控禾本科植物的株高或/和分蘖；（2）、培育转基因植物新品种。
[0013]优选地，所述植物为高羊茅。
[0014]本专利技术的第六方面，是提供一种使植株矮化、分蘖增多的方法，所述方法是在植株中过表达HYR基因，进而获得植株矮化、分蘖增多的阳性植株。
[0015]进一步地，利用Rubisco小亚基启动子pRbcS5启动HYR基因，步骤为：将启动子pRbcS5与HYR基因经过两轮连接连入载体PcactF，构建重组表达载体；然后通过农杆菌介导法将重组表达载体转化到受体植物材料中，获得植株矮化且分蘖增多的转基因植株。
[0016]所述的方法，具体包括以下步骤：（1）根据PcactF的多克隆位点序列、pRbcS5序列及HYR基因序列设计引物，扩增水稻Rubisco小亚基启动子pRbcS5以及HYR基因，经过两轮连接分别将pRbcS5和HYR基因连入PcactF；第一轮连接将pRbcS5连入经Kpn和Apa双酶切的PcactF，得到PcactF
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pRbcS5；第二轮连接将HYR连入经Sal酶切过的PcactF
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pRbcS5，最终构建得到HYR过表达载体PcactF
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pRbcS5
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HYR；（2）将步骤（1）所得PcactF
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pRbcS5
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HYR通过冻融法转入农杆菌EHA105；（3）通过农杆菌介导法将HYR过表达载体PcactF
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pRbcS5
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HYR转入高羊茅愈伤组织中，通过组织培养获得T0代抗性植株，通过PCR扩增鉴定阳性转基因植株，通过qRT
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PCR鉴定目的基因的表达量。
[0017]有益效果：本专利技术通过过表达技术构建光诱导表达启动子pRbcS5驱动HYR基因的植物重组表达载体，利用农杆菌介导法转化高羊茅获得HYR过表达的转基因高羊茅，可用于分析HYR基因在高羊茅中的生物学功能；本专利技术提供的过表达HYR基因的高羊茅植株可以为
调控高羊茅以及其他禾本科植物的株高、分蘖提供更多的理论依据，可用于培育株高降低、分蘖增多的转基因草坪草品种，在优化草坪草的株型方面具有实际的应用价值。
附图说明
[0018]图1为应用过表达技术调控高羊茅株型的重组植物表达载体PcactF
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pRbcS5
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HYR示意图。
[0019]图2为转基因高羊茅表型及其株高、分蘖统计分析图；其中（A）为野生型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.HYR基因在调控高羊茅株高及分蘖中的应用。2.一种用于调控高羊茅株高及分蘖的基因表达框，其特征在于：所述基因表达框包括基因HYR和启动所述基因HYR的Rubisco小亚基启动子pRbcS5；所述基因HYR的编码区核苷酸序列如SEQ ID NO. 1所示，所述启动子pRbcS5的核苷酸序列如SEQ ID NO. 2所示。3.一种重组表达载体，包含权利要求2所述的基因表达框。4.一种转化体，是将权利要求3所述的重组表达载体转化宿主细胞所得。5.一种光诱导目的基因表达的表达系统，其特征在于：所述表达系统利用权利要求2所述的基因表达框，由光诱导表达启动子pRbcS5调控水稻HYR基因的表达。6.权利要求2所述的基因表达框、权利要求3所述的重组表达载体或权利要求4所述的转化体在以下任意一种中的应用：（1）、调控禾本科植物的株高或/和分蘖；（2）、培育转基因植物新品种。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述植物为高羊茅。8.一种使植株矮化、分蘖增多的方法，其特征在于：所述方法是在植株中过表达HYR基因，进而获得植株矮化、分蘖增多的阳性植株。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：利用Rubisco小亚基启动子pRbcS5启动HYR基因，步骤为：将启动子pRbcS5与HYR基因经过两轮连接连入载体PcactF，构建重组表达载...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥华伟，胡涛，杨崇，欧阳琪琪，陈果，付晓宇，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：