[发明专利]水稻种胚特异表达的基因OsESG1、克隆方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及水稻种胚特异表达的基因OsESG1、克隆方法及应用。

背景技术

植物作为真核生物中一大类群，其中有部分植物作为植物界最高等的类群，在生长发育及繁衍后代的过程中能够产生种子，被称之为种子植物。种子在发育过程中主要包括胚胎发生和种子成熟两个重要的过程，种子成熟后经脱水进入休眠。植物的生命史中，种子胚在植物传宗接代以及植物形态发生和发育中都具有非常重要的作用，胚的发生及发育直接影响着植物体的繁殖和发育。胚的发育主要包括胚胎的形成和胚的成熟。植物的胚胎发育过程在分子水平上受到一系列基因的精确调控，从受精卵被激活开始，胚的发育经过细胞分裂与分化、细胞命运的决定、胚体发育模式的形成、器官的发生等过程，最终形成成熟胚。研究表明，FAC1、GRP23、RSH、YODA等基因都参与了早期胚胎发育的调控过程。在种胚基因表达调控网络研究中，对基因及其所编码蛋白产物的研究构成了其中一个必要组份。国内外相关研究结果显示，目前大约有四十多个与胚发育相关的种胚特异表达基因被克隆，它们涉及了胚发育过程中细胞有丝分裂和胞质分裂、器官发生、信号转导和代谢以及表观遗传调控等方面，这些基因的克隆及相关研究大大促进了人们对植物胚形成机理的了解。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中，已分离和鉴定了一些影响胚胎形成的基因，例如：LEC2(Leafy Cotyledon 2)、GNOM、MONOPTERO和FACKE等。LEC2编码一个含B3区域(植物特有的一种DNA结合基序)的转录调控因子，它控制胚发育的正确启动，在胚发育早期和后期均大量表达。GNOM基因编码鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)，它作用于ADP核糖基化因子(ARF)-G型蛋白，影响合子第一次分裂。与正常合子第一次不对称分裂相反，GNOM基因突变体的受精卵第一次分离是对称的，表现出顶端-基部极性(apical-basal polarity)缺陷型，没有根和下胚轴。MONOPTER0S(MP)基因编码一种含DNA结合域的蛋白质，它影响胚中维管组织和胚体模式的建立。FACKEL基因的产物是参与脂类生物合成的一种固醇还原酶(sterol C-14reductase)，它影响发育中胚细胞的分裂、扩展和有序排列。FACKEL基因突变特异地减少了下胚轴形成，使得胚根几乎贴到子叶上。然而，至今在水稻中有关种胚特异性基因功能研究仍较少。本发明在水稻中成功克隆到一个表达特异的基因，其仅在水稻种胚中表达，而在其他组织中未检测到其表达，故将该水稻种胚特异表达基因命名为OsESG1(Oryzo Sativa Embryo Specific Gene1)，该基因的克隆为进一步解析胚特异基因在水稻生长及种子发育过程中的作用提供了良好的材料。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，亚洲近3/4的人口以日常食用稻米为主。而研究调控种胚发育的特异基因是开展稻米品质分子改良工作的基础。对水稻种胚特异性基因的分离及功能研究与鉴定，将有利于揭示水稻种子发育调控机理，最终通过控制胚特异基因的表达影响种子的发育，对水稻的生长发育进行设计育种，为培养高品质的水稻品种、开展水稻品质分子改良提供了重要手段。而且对水稻种胚特异基因的研究对指导农作物生产、改造农作物的品质和抗逆性以及农产品的贮存和运输都具有重要的指导作用。

发明内容

本发明提供了一种在水稻种胚中特异表达的基因，命名为OsESG1，并通过分子生物学研究它在水稻种子胚发育过程中的功能。

本发明的技术方案是：一种在水稻种胚中特异表达的基因OsESG1，它是具有SEQ IDNO.1中所示核苷酸序列的基因片段。

本发明以水稻基因组DNA为模板，该基因组DNA可使用常规手段获得，以通过基因序列设计的带有酶切位点Kpn1、BamH 1的序列为引物，经过PCR获得基因OsESG1；所述引物序列为：

OsESG1-F(SEQ ID NO.2)：5’-GGGGTACCGCAATGATACTCAACGTGATC-3’；

OsESG1-R(SEQ ID NO.3)：5’-CGGGATCCAACTTCCACGGAATATATATCAC-3’；

PCR反应体系：Taq酶缓冲液(含有Mg²⁺)5μl，dNTP(2.5mM)3μl，OsESG1-F引物(10μM)1μl、OsESG1-R引物(10μM)1μl，水稻DNA4μl，Taq酶0.5μl，加灭菌双蒸水至50ul；