[发明专利]水稻叶形控制基因SRL-1及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体地说，本发明涉及一种利用图位克隆技术克隆的水稻SRL-1基因，以及利用转基因互补实验确认该基因的功能；同时还涉及利用该基因调控叶片近轴面泡状细胞数目，影响叶片形态；同时利用该基因可调节叶片卷曲程度，能够获得农作物的理想株型，提高农作物的产量。

背景技术

水稻作为单子叶植物的模式植物，其叶的组成与双子叶植物不同，由叶片、叶鞘、叶枕以及叶舌和叶耳组成。其中叶片的结构又分为表皮、叶肉和叶脉三个部分。表皮有上下表皮之分，由表皮细胞、泡状细胞、气孔器和表皮毛等组成。泡状细胞是一种大型薄壁细胞，其细胞长轴与叶脉平行，分布于两个叶脉的上表皮中，每个细胞内含有大液泡。泡状细胞与叶片的卷曲和舒展有关，当叶片蒸腾失水过多时，泡状细胞失水收缩，使得叶片向上卷曲，以减少蒸腾；当天气湿润叶片蒸腾减少时，泡状细胞吸水膨胀，使得叶片又展开。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，为全球一半以上的人口提供了主食，提高水稻的产量具有重要意义。而微卷的叶片是水稻理想株型的特征之一，微卷使得叶片能够直立，防止叶片披垂，并且能够减少阳光的遮挡，增加植株生长中后期下部叶片的透光率。

随着分子生物学和分子遗传学方法和技术的不断发展以及水稻对人类的重要性，多位研究者对叶片形态影响光合作用的基因进行了定位和克隆。张光恒等通过研究，把一个卷叶突变体(sll1)定位在水稻9号染色体上，sll1表现出极度卷曲的表型，编码一个SHAQKYE类MYB转录因子，SLL1突变会导致远轴面叶肉细胞程序性死亡不能进行而抑制叶片远轴特征化的形成，因而能引起叶绿素的增加和光合作用增强，能增加“源”的产出，具有高产的潜力。赵淑青等通过研究，把leaf inclination2基因的3个等位突变体lc2进行了鉴定和功能分析，把lc2基因定位在2号染色体上。突变体表现出叶角增大，把LC2基因转到突变体上进行互补实验，发现突变体的叶角变小，因此认为LC2能够减小水稻的叶角，能够改善植株的受光状态，提高光合效率，因而提高产量。李玲等通过研究在T-DNA插入突变体中定位到ACL1基因，该基因能使泡状细胞数目增加，表皮细胞扩胀，从而导致叶片近轴面和远轴面发育不协调，引起叶片向远轴面的卷曲。水稻中的AGO7基因可以使叶片向上卷曲，并且引起叶片直立，延长直立时间，并且保持较高的叶片直立指数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从水稻卷叶突变体中克隆的新基因SRL-1，其能通过调控叶片近轴面泡状细胞的数目来影响叶片的卷曲程度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水稻叶形基因SRL-1编码的蛋白质，该蛋白质具有SEQ ID No：2(即序列表中的第2个序列)所示的氨基酸序列。

作为本发明的水稻叶形控制基因SRL-1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中的同源序列而生成的氨基酸序列或衍生物。

本发明还提供了编码上述蛋白质的水稻叶形控制基因SRL-1，该基因具有SEQ ID No：1(即序列表中的第1个序列)所示的核苷酸序列。

作为本发明的基因的改进：核苷酸序列还包括在SEQ IDNo：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。

本发明还提供了含有上述基因的质粒。

本发明还提供了含有上述基因的植物表达载体。

本发明还提供了一种宿主细胞，该宿主细胞含有上述基因序列，该细胞为大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。

本发明还提供了一种改良水稻叶形的方法，包括用为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。转化可采用农杆菌介导法或基因枪法。

具体的说：本发明所提供的从水稻卷叶突变体中克隆的新基因SRL-1，具有SEQ IDNo：1所示的核苷酸序列。也包括在取代一个核苷酸而产生的突变体等位基因，还含具有相同功能并能达到本发明目的的基因序列。

本发明中SEQ ID No：2所示的蛋白质，还包括其中进行一个或几个氨基酸的替换、插入或缺失氨基酸所获得的功能类似物。

本发明所提供的含有SEQ ID No：1所示序列的基因或含部分该基因片段的载体，如图4所示，该载体可以表达由上述核苷酸序列编码的多肽或同源类似物。

实现本发明的具体技术步骤如下：

一、水稻卷叶突变体srl-1的分离和遗传分析：