水稻根长发育控制基因ＯｓＳＰＲ１编码的基因及蛋白质制造技术

本发明专利技术涉及植物基因工程领域，旨在提供一种水稻根长发育控制基因ＯｓＳＰＲ１编码的蛋白质，以及编码该蛋白质的基因。该蛋白质具有ＳＥＱ?ＩＤ?ＮＯ：２所示的氨基酸序列，该基因具有ＳＥＱ?ＩＤ?ＮＯ：１所示的核苷酸序列。本发明专利技术利用一个短不定根及短侧根水稻突变体为研究材料，确定该基因参与调控水稻根长的发育。该基因的功能缺失突变体表现为叶片铁含量减少，根中铁的含量和野生型是一致的。而恢复该基因的表达则能恢复叶片中铁的含量。表明该基因能调控叶片中铁的含量。本发明专利技术提供了水稻根系生长发育以及铁离子体内转运的分子调控机制，并为通过基因工程手段调控水稻根系结构及铁的含量提供了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物基因工程领域。具体的说，本专利技术涉及水稻根长调控基因OsSPRl 及其应用。
技术介绍
植物的根系在高等植物的生长过程中起着非常重要的作用，不仅为地上部分提供 物理支持，而且还从土壤中吸收营养元素和水分，维系着植株的生长发育。植物根系可以 分为两大类，大多数双子叶植物所具有的直根系和大多数单子叶植物所具有的须根系。双 子叶植物的根系主要由主根，侧根组成；而单子叶植物的根系主要由主根、不定根和侧根构 成。水稻作为世界上最重要的粮食作物之一，其根系由种子根和大量的不定根以及侧根组 成。在根构型参数中，根长被认为是对植物的生产力和抗逆能力关系最密切的一个参数。 影响根系发育的因素既受自身内在机制的调控，也和外界环境有很大的关系(Beemster et al.，2003)。根长是水稻生长中一个重要性状，但根长发育调控的分子机制目前所知还很少 也很不系统，目前已经有一些根长相关基因得到克隆报道(Ge et al. ,2004 ；Han et al., 2008 ；Li et al.，2006 Jiang et al.，2006 Jia et al.，2008)。Ge et al. (2004)报道了 OsRAAl，增强表达该基因导致根长变短。Han et al. (2008)进一步明确了 OsRAAl通过细胞 周期来调控根生长发育。Li et al. (2006)研究表明谷氨酸(Glu)受体在早期的水稻的根 分生区对维持细胞的分裂和活性起着重要的作用。这个基因突变就会使根分生区的细胞活 性受到影响，同时还出现大量的调亡细胞，造成短根表型(Li et al.，2006)。另外，OsGNAl and OsCYT-INVI的克隆表明糖代谢相关基因也对根生长起着重要作用，这两个基因突变也 造成短根(Jia et al.，2008 Jiang et al.，2005)。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种水稻根长发育控制基因OsSPRl编码的基 因及蛋白质。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水稻根长发育控制基因OsSPRl编码 的蛋白质，具有SEQ ID NO :2所示的氨基酸序列。本专利技术中还提供了一种编码前述蛋白质的基因，该基因具有SEQ ID NO 1所示的 核苷酸序列。本专利技术中所述的蛋白质，还包括下述氨基酸序列，该氨基酸序列是在SEQ ID NO 2 所示的氨基酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个氨基酸生成的衍生物。本专利技术中所述的基因，还包括下述核苷酸序列，该核苷酸序列是在SEQ ID N0:1所 示的核苷酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个核苷酸生成的突变体、等位基因或衍 生物。本专利技术的目的是提供一种从水稻根长突变体Qssprl中克隆的新基因OsSTOl，如SEQ IDNO :1所示的cDNA序列，也包括与SEQ ID NO :1所示的cDNA序列至少有80%同源 性的基因序列。本专利技术中的SEQ ID NO :2所示的蛋白质属于新的线粒体基因，其中进行一 个或几个替换，插入或缺失所获得的功能类似物。另外，也包括在SEQ ID NO :2中添加、取 代、插入或缺失一个或多个核苷酸而生成的突变体、等位基因或衍生物，具有相同功能的序 列也能达到本专利技术的目的。本专利技术的另一个目的是提供一种用OsSPRl基因进行高效的植物转化的方法，具 体地说，本专利技术提供了具有SEQ ID NO :1所示的序列的基因片段的载体。本专利技术还提供了一种利用植物表达载体转化植物细胞调控水稻根生长能力及铁 含量的方法。本专利技术的有益效果在于利用一个短不定根及短侧根水稻突变体为研究材料，通过图位克隆策略克隆到引 起突变表型的基因，通过表型分析与生理分析以及对克隆到基因的亚细胞定位分析及功能 回复验证，确定该基因参与调控水稻根长的发育。该基因的功能缺失突变体表现为叶片铁 含量减少，根中铁的含量和野生型是一致的。而恢复该基因的表达则能恢复叶片中铁的含 量。表明该基因能调控叶片中铁的含量。本专利技术提供了水稻根系生长发育以及铁离子体内 转运的分子调控机制，并为通过基因工程手段调控水稻根系结构及铁的含量提供了基础。附图说明图1是OsSPRl基因在水稻第1染色体上的定位图和基因结构图。图1中A为OsSPPl基因精细定位结果，其位于STS标记STSl和STS2之间，该区域 被BAC克隆P0506A10所覆盖；B为OsSPRl基因结构及等位突变体突变位点图。3个等位突 变体分别为 sprl-1 (CDS 2533bp 处 C 变为 Τ)，sprl-2 (CDS 1684bp 处 A 变为 Τ)，sprl-3 (CDS 250bp处A变为Τ)，黑色方块代表外显子；C为OsSPRl蛋白结构图。图中方块依次为预测 的线粒体导肽(l-29aa)、两个代表预测的夸膜结构域(427-447aa、500-518aa)、预测的卷 曲螺旋结构域(740-835aa)。图2是野生型和突变体Ossprl在Fe(II)和Fe(III)条件下的表型及组织Fe含量。图2中A为野生型(WT)和突变体(sprl)在Fe (II)、Fe (III)条件下生长15天 苗的叶绿素含量；B为野生型(WT)和突变体(sprl-Ι，sprl-2)及突变体转正常OsSPRl基 因的回复转基因株系(OV)在不同形态铁供应条件下15天苗叶片Fe的含量；C为在不同形 态铁供应条件下15天苗根Fe的含量。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。从浙江大学植物生理学与生物化学国家重点实验室发展的 EMS(ethylmethylsulfonate)诱变的籼稻(Oryza Sativa L. ssp indica)地方品种 Kasalath突变体库中筛选到一个水稻不定根及侧根长缺陷突变体Ossprl，该突变体是一 个符合单基因控制遗传规律的隐性突变体。为了分离OsSPRl基因，本专利技术采用基因图位克隆方法。首先创建了一个F2定位群体，由Ossprl突变体为母本，野生型粳稻Nipponbare为父本杂交获得的F2中的隐性个体组 成。并利用SSR(Simple Sequence Repeats)分子标记对OsSPRl位点进行初步定位。定位 结果表明，OsSPRl初步定位在第1染色体介于RM5759和RM13619两个标记之间。通过对 两个标记之间的BAC序列分析，发展新的STS (Sequence Tagged Site)标记，将OsSPRl精 确定位于BAC P0506A10上STSl和STS2标记之间，该区间有18. Ikb大小(图1中A)，根 据水稻基因注释信息，该区间有2个未知基因。突变体和野生型中2个基因的ORF测序结 果表明，在突变体中，其中一个基因的ORF (L0C_0s01 g67290)发生了一个单碱基突变在ORF 的2533bp处C变为T，出现提前终止密码子，造成氨基末端136个氨基酸的缺失。接着我 们对另外两个相似表型的突变体进行该基因的序列测定，结果也表明它们分别在该基因的 1684bp处由A变为T及250bp处由A变为T都分别造成提前终止密码子。生物信息学分析表明OsSPRl蛋白的1-29氨基酸为线粒体定位信号肽，为了观察 OsSPRl本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻根长发育控制基因ＯｓＳＰＲ１编码的蛋白质，其特征在于，具有ＳＥＱ　ＩＤ　ＮＯ：２所示的氨基酸序列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴平，毛传澡，贾立强，吴忠长，陈婕妤，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]