[发明专利]水稻叶夹角的表观调控位点及其应用

说明书

本发明属于植物分子生物学领域，具体涉及一种水稻叶夹角的表观调控位点，所述表观调控位点通过改变旁邻基因的表达来控制水稻的叶夹角。

技术领域

本发明属于植物分子生物学领域，具体涉及一种水稻叶夹角的表观调控位点，所述表观调控位点通过改变旁邻基因的表达来控制水稻的叶夹角。

背景技术

水稻作为重要的粮食作物，同时也是单子叶的模式植物。水稻理想株型是高产育种的形态结构和物质基础。叶夹角是水稻株型的重要组成部分，指的是叶片与茎秆间的夹角。叶夹角特别是剑叶叶夹角的大小在很大程度上调节水稻的光合生产量，进而影响水稻产量。水稻叶片角是高产育种理想株型的重要因素之一，受到油菜素内酯(BR)的调节和控制。内源BR浓度直接控制着水稻叶夹角大小，BR缺失或敏感性降低都会导致水稻叶片直立，说明BR能够有效地调控水稻的株型。已有研究表明，降低BR信号可使水稻叶片直立，有利于水稻的合理密植最终提高产量(Sakamoto等，2006)。目前，利用正向和反向遗传学方法鉴定了许多水稻BR代谢途径的成员，使人们对水稻BR代谢过程有了更深入地认识。2002年Mori等在水稻中鉴定了BR合成途径相关的突变体brdl(brassinosteriod-dependent1)。brdl突变体表现为典型的BR缺乏症状：茎秆严重矮化，叶片弯曲僵硬呈畸形，穗形和谷粒等偏小，并且在外源施加BL后能够恢复突变体表型。这是水稻中首次确定的BR合成相关的突变体。该基因与番茄和拟南芥的BR6ox同源命名为OsBR6ox，该酶属于细胞色素P450家族。随后，Hong等鉴定了BR缺乏性矮秆突变体brd2，该突变体也表现出明显的BR缺乏性症状：叶片直立，植株矮化等。brd2基因是拟南芥DIM1/DWF1基因的同源序列，主要催化BR生物合成早期24-亚甲基固醇(24-methylenecholesterol，24-MC)到油菜甾醇(campesterol，CR)的转化。OsLIC编码一个保守的CCCH型锌指蛋白，作为BR信号的负调因子调节其合成影响叶夹角的分子机理(Wang等，2008a)。在水稻中编码HLH蛋白的BU1基因作为BR的响应因子，将其过表达后可以使植株叶夹角变大(Tanaka等，2009)。以上BR合成突变体分析说明，BR在水稻的叶夹角调控中具有重要作用。

另外研究发现，GAST基因家族成员OsGSR1可以与与BR生物合成中催化24-亚甲基固醇(24-methylenecholesterol)到油菜甾醇(campesterol)转化的酶DIM/DWF1互作。说明OsGSR1是通过直接作用于BR合成酶DIM/DWF1来调控BR生物合成，进而调节水稻叶夹角(Wang等，2009)。OsGSR1RNAi植株出现类似于植株缺乏BR引起的表型，包括初生根变短、叶片直立以及育性降低。OsGSR1RNAi植株内源BR含量降低，同时其矮化表型可以被外施BL所恢复。鉴于BR对水稻叶夹角的调节作用，改变BR的合成或信号敏感性相关基因可以作为改良水稻株型的有效手段。同时，对于BR分子机制深入解析，使得这些基因有望成为新的育种分子元件，通过遗传操作BR途径改良水的稻株型以增加水稻产量。