[发明专利]水稻叶形调控基因NRL1及其用途

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体的说，本发明涉及一种利用图位克隆技术克隆水稻NRL1(NARROW AND ROLLED LEAF 1)基因，以及利用转基因互补实验鉴定该基因的功能；同时还涉及利用该基因物对水稻叶片大小及卷曲度进行叶形的调控，用于改良水稻品种以提高产量。

背景技术

叶片是植物进行光合作用的主要营养器官，也是理想株型的重要组成部分。当前高产育种中，叶倾角的大小特别是剑叶倾角的大小对水稻光合生产量有重大的影响，而叶片适当的卷曲或凹凸可造成叶片挺直，减小叶倾角，提高群体的透光率、增加通风度，在中后期的充足光照下更有利于营养物质向穗部的输送，从而最终提高产量。

叶片起始于顶端分生组织外周区的基细胞，这些细胞不断的分化形成叶原基，在经过近远轴、中侧轴和基顶轴三个轴向的发育后形成完整叶。其中叶片沿着靠近茎和远离茎的方向分化成基顶轴，而沿着主脉和远离主脉方向的轴则为中侧轴，近远轴则是背面和腹面的分化。这三个轴向的极性正确分化是形成平展叶的基础，在此过程中发育的异常将直接影响到叶片的形态建成。叶片在近远轴的极性发生反转可能导致叶片正向和反向的卷曲、甚至呈现针状、棒状、辐射状。叶片在基顶轴的发育异常将使叶片出现靠近茎的结构，如叶耳、叶舌、叶鞘与远端叶片的转化。而叶片在中侧轴的异常能够使叶鞘变窄，甚至出现无叶。

目前，国内外科学家们已经对水稻叶片的性状进行了大量研究，但在遗传控制及分子水平机制的研究相对较少，尤其对叶片形态建成的分子机理研究还很不充分。现已研究表明水稻中存在多对控制水稻叶片形状的基因，卷叶性状通常由1对或几对基因控制。虽然迄今为止已报道的水稻卷叶主基因多达12个，但其中3个基因被精细定位，而真正克隆到的卷叶调控相关的基因仅有2个。基因序列的预测并不一定能获得准确的基因序列(当然也有预测是准确的)；该基因到底是起什么作用，虽然可以通过软件和同源分析推测该基因的功能，但无法实际证明，并且该基因不一定就是在这个方面起作用。因此，必须要通过实验获得的基因，并确定该基因编码序列及其产物，同时证明了该基因的用途，在本行业来说，才是真正获得该基因。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从水稻窄卷叶突变体中克隆的新基因NRL1，该基因编码一个纤维素合成类似蛋白，主要通过减少叶脉的小脉总数和改变泡状细胞的大小来调控叶片的宽度和卷曲度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水稻叶形调控基因NRL1编码的蛋白质，该蛋白质为SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列。

作为本发明的水稻叶形调控基因NRL1编码的蛋白质的改进：氨基酸序列还包括在SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列中添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸或其他物种的同源序列而生成的氨基酸序列或衍生物。

本发明还同时提供了编码上述蛋白质的基因，该基因为SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列。

作为本发明的基因的改进：其核苷酸序列还包括在SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列中添加、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。

本发明还同时提供了含有上述基因的质粒。

本发明还同时提供了含有上述基因的植物表达载体。

本发明还同时提供了一种宿主细胞，该宿主细胞含有上述基因序列。

作为本发明的宿主细胞的改进：该细胞为大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。

本发明还同时提供了上述NRL1基因的用途：用于改良水稻叶宽或卷曲度。

作为本发明的NRL1基因的用途的改进：用具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列的基因转化水稻细胞，再将转化后的水稻细胞培育成植株。

本发明的创作过程如下：首先获得了一个窄卷叶的突变水稻，由于造成水稻的突变可能是一个基因，也有可能是好几个基因突变造成的。所以我们通过将突变体与正常水稻杂交，看后代的分离来确定是一个基因还是多个基因。在确定是一个基因引起外观上的变化后，我们对该基因进行了分子定位，最后用互补载体，将正常基因的序列通过农杆菌转入到突变了的水稻中，在转基因水稻植株中，由于转入了一段正常的基因序列，该段序列就会发挥作用，从而使该基因的外观变得正常。以此来验证该基因所起的作用。