OsCOL5基因在调控水稻抽穗期中的应用制造技术

本发明专利技术公开了OsCOL5基因在调控水稻抽穗期中的应用。OsCOL5基因来自水稻品种日本晴，该基因编码一个具有333个氨基酸的B

【技术实现步骤摘要】
al.，2010)；第二类含一个B
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box结构域，包括Ghd2、OsCOL10和OsCOL16(Liu et al.，2016；Tan et al.，2016；Wu et al.，2017)；第三类含两个不同的B
‑
box，包括DTH2、OsCOL13和OsCOL15(Wu et al.，2013；Sheng et al.，2016；Wu et al.，2018)。在水稻育种中，通过基因工程技术创制抽穗期差异的水稻种质是目前水稻不同品种广泛种植于不同地区的最佳策略。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供OsCOL5基因在调控水稻抽穗期中的应用。
[0006]为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供OsCOL5基因在调控水稻抽穗期中的应用，其中，OsCOL5基因为编码如下蛋白质(a)或(b)的基因：
[0007](a)由SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0008](b)SEQ ID NO：3所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由(a)衍生的蛋白质。
[0009]OsCOL5基因序列为：
[0010]i)SEQ ID NO：1所示的DNA核苷酸序列；
[0011]ii)SEQ ID NO：2所示的cDNA核苷酸序列。
[0012]进一步地，在水稻中过表达OsCOL5基因延迟水稻抽穗期，抑制开花。
[0013]所述过表达的方式可选自以下1)～5)，或任选的组合：
[0014]1)通过导入具有所述基因的质粒；
[0015]2)通过增加植物染色体上所述基因的拷贝数；
[0016]3)通过改变植物染色体上所述基因的启动子序列；
[0017]4)通过将强启动子与所述基因可操作地连接；
[0018]5)通过导入增强子。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种延迟水稻抽穗、抑制开花的方法，采用农杆菌介导的方法，将携带有OsCOL5基因cDNA序列的重组表达载体转入水稻愈伤组织中，转化后的材料经过共培养筛选
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分化
‑
生根
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转基因苗的锻炼和移栽，筛选转基因水稻植株。
[0020]进一步地，所述方法包括：利用引物OsCOL5
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OX
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F和OsCOL5
‑
OX
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R，以水稻品种日本晴cDNA为模板进行PCR扩增，将扩增片段构建到植物表达载体上，采用农杆菌介导的方法转化水稻，筛选转基因水稻植株；
[0021]其中，所述引物OsCOL5
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OX
‑
F和OsCOL5
‑
OX
‑
R的核苷酸序列如SEQ D NO：5和6所示。
[0022]进一步地，所述重组表达载体的出发载体可以是pCAMBIA2300。
[0023]进一步地，所用农杆菌可以是EHA105。
[0024]本专利技术的转基因水稻植株在长日照和短日照条件下均延迟水稻抽穗、抑制开花。
[0025]第三方面，本专利技术提供按照所述方法获得的转基因水稻在植物育种或水稻品种改良中的应用。
[0026]进一步地，育种或改良目的为延迟水稻抽穗期、抑制开花。
[0027]育种方法包括但不限于转基因、杂交、回交、自交或无性繁殖。
[0028]借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点及有益效果：
[0029]本专利技术首次揭示了OsCOL5基因的生物学功能，通过亚细胞定位实验发现OsCOL5
‑
GFP融合蛋白定位在水稻原生质体和烟草叶片细胞的细胞核中。转录自激活实验显示OsCOL5基因具有很强的转录自激活活性，而结构域分析显示缺失中间结构域(ΔMR)或仅有CCT结构域时不具自激活活性(结构域分为BBX，MR，CCT)。通过组织表达研究发现，OsCOL5基因在幼嫩的叶片和幼穗中表达量较高。节律表达模式分析发现OsCOL5基因呈现明显的昼夜节律表达模式。通过在水稻品种日本晴中过表达OsCOL5基因发现，转基因植株表现出明显的晚抽穗表型，该基因在海南短日照和杭州长日照条件下均抑制开花。实时荧光定量PCR实验发现OsCOL5基因位于Ghd7(Os07g0261200)和Ehd2(Os10g0419200)的上游，且与OsELF3
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1(Os06g0142600)和OsELF3
‑
2(Os01g0566050)发生互作，通过促进Ghd7和抑制Ehd2的表达最终抑制抽穗。
[0030]本专利技术提供的水稻抽穗期调控基因为不同地区对开花相关基因进行定向优化和组合以期充分适应或扩大种植区域来提高水稻的产量提供有力工具。
附图说明
[0031]图1为本专利技术较佳实施例中OsCOL5蛋白的序列比对，核定位和转录自激活分析。其中，A为OsCOL5和AtCOL5的蛋白序列比对。B为OsCOL5的亚细胞定位。C为OsCOL5的转录自激活实验和缺失分析，其中pGBKT7空载体用于阴性对照，SD/
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W和SD/
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WHA分别表示SD/
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Trp和SD/
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Trp/
‑
His/
‑
Ade。
[0032]图2为本专利技术较佳实施例中OsCOL5的时空表达模式分析。其中，A表示长日照条件下80天时的野生型植株。LB，叶片(LB1
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LB5)；LS，叶鞘。B
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G表示通过GUS组织学染色显示OsCOL5的表达分析。H为通过RT
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qPCR的方法分析OsCOL5在各组织中的表达水平。I
‑
L表示通过RT
‑
qPCR的方法分析OsCOL5从长日照到持续光照(I)，从长日照到持续黑暗(J)，从短日照到持续光照(K)，从短日照到持续黑暗(L)条件下的节律表达模式，其中白色背景和蓝色背景分别表示光期和暗期。平均值
±
SD。
[0033]图3为本专利技术较佳实施例中OsCOL5的转基因植株表型。A
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B表示野生型(左边)和OsCOL5过表达植株(右边)在自然长日照条件下(A)和自然短日照条件下(B)的表型。C
‑
D为OsCOL5的CRISPR/Cas9敲除植株(C)和过表达T1植株(D)在自然长日照和自然短日照条件下的抽穗期。P指双尾t检测的P值，平均值
±
SD。E和F指OsCOL5过表达和野生型植株在长日照(E)和短日照(F)条件下的出叶速率。平均值
±
SD。
[0034]图4为本专利技术较佳实施例中在短日照和长日照条件下，Ehd1(A)，Hd3a(B)，RFT1(C)，Ghd7(D)，Ehd2(E)，Hd1(F)，OsELF3
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1(G)和OsELF3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.OsCOL5基因在调控水稻抽穗期中的应用，其中，OsCOL5基因为编码如下蛋白质(a)或(b)的基因：(a)由SEQ ID NO：3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)SEQ ID NO：3所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由(a)衍生的蛋白质。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在水稻中过表达OsCOL5基因延迟水稻抽穗期，抑制开花。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述过表达的方式选自以
‑
下1)～5)，或任选的组合：1)通过导入具有所述基因的质粒；2)通过增加植物染色体上所述基因的拷贝数；3)通过改变植物染色体上所述基因的启动子序列；4)通过将强启动子与所述基因可操作地连接；5)通过导入增强子。4.一种延迟水稻抽穗、抑制开花的方法，其特征在于，采用农杆菌介导的方法，将携带有OsCOL5基因cDNA序列的重组表达载体转...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玮勋，温小霞，占小登，曹立勇，程式华，张迎信，刘群恩，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：