[发明专利]控制水稻不定根伸长和叶片颜色基因OsCHR4及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体地说，本发明涉及一种图位克隆技术克隆的水稻OsCHR4(chromatin remodeling 4)基因的CDS序列，该CDS编码的蛋白与人类皮肌炎自身抗原Mi-2同源，属于CHD蛋白家族。转基因功能恢复实验结果确证该基因同时控制不定根伸长和地上部叶肉细胞中叶绿体的形成。

背景技术

水稻属于须根系单子叶植物，主根不发达，早期即停止生长或枯萎，后期生长发育所需要的水分和养分都是靠不断生长的不定根吸收的。不定根(主要指禾本科作物)是胚后发生的器官，水稻节位产生的大量不定根组成了水稻地下部的主要部分。不定根的发育过程可以划分为不定根原基的起始和不定根的伸长(Hochholdinger and Zimmermann，2008)，每个阶段发育受阻都会造成不定根生长发育异常。

大多数双子叶植物的叶片具有栅栏组织和海绵组织的分化，即具有背腹性，被称为两面叶。而禾本科植物的叶肉组织是单一形态的，没有背腹性，这种叶被称为等面叶。近年来植物叶片发育极性方面的研究取得了很大进展，但是主要集中在双子叶模式植物拟南芥的相关突变体展开的(Xu et al.，2003)，而以水稻为模式植物的禾本科植物的叶肉细胞极性发育机制的研究还很少，水稻叶色突变体的研究为探索单子叶植物的叶绿体发育机制和叶肉细胞的极性发育奠定了良好基础。

“染色质重塑”普遍地被用来描述蛋白质-DNA之间相互作用和结构的改变，基因转录也正是通过改变DNA的包装结构、实现调控元件与DNA的可接近性而被调节。Mi-2最早是从皮肌炎患者血清中分离得到的一种自身抗原，体现了皮肌炎患者的一种自身免疫现象(Seelig et al.，1995)。Mi-2属于高度保守的CHD(Chromodomain helicase DNA-binding)蛋白亚家族，该家族含有两个PHD锌指基序；两个chromo结构域，是染色质识别修饰的结构域；一个隶属于SWI2/SNF2家族的ATPase/helicase功能域和一个DNA结合结构域(Seelig et al.，1995；Woodage et al.，1997)，该家族蛋白是一个ATP依赖的染色质调控因子，介导蛋白质与DNA或者蛋白与蛋白之间的相互作用(Brehm et al.，2004)。该家族蛋白在生物进化过程中是非常保守的，Mi-2-like蛋白已经在脊椎动物、果蝇、线虫、酵母和拟南芥中报道了(Delmas et al.，1993；Woodge et al.，1997；Kehle et al.，1998；Eshed et al.，1999；Zelewsky et al.，2000)。另外，Mi-2蛋白是ATP依赖的核小体重塑和组蛋白去乙酰基化复合体NuRD(ATP-dependent Nucleosome Remodeling and histone Deacetylase complex)的一个核心成分，该复合体与组蛋白的去乙酰基化以及基因转录沉默之间可能有联系(Wade et al.，1999)。关于水稻Mi-2like基因还未见报道，该基因突变产生的水稻突变体表型和控制植株发育的机制也是未知的。

参考文献如下：

1、Brehm，A.，Tufteland，K.R.，Aasland，R.and Becker，P.B.(2004).The many colours ofchromodomains.Bioessays，26：133-140(Brehm，A.，Tufteland，K.R.，Aasland，R.and Becker，P.B.(2004).chromo功能域的多种角色.生物学评论，26：133-140)。