[发明专利]一种与水稻毛状体发育相关的蛋白GL3及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种与水稻毛状体发育相关的蛋白GL3及其编码基因与应用，所述的蛋白氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示，或者与SEQ ID NO:3所示的氨基酸序列具有相同功能的衍生蛋白。本发明还公开了所述蛋白的编码基因，含有所述编码基因的载体和宿主细胞，所述基因其核苷酸序列如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示。本发明的水稻毛状体发育相关蛋白可用于调节水稻叶片和颖壳表面的毛状体数量。本发明的水稻毛状体发育相关蛋白在水稻无毛状体“光身稻”育种中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于植物基因工程和生物技术领域，具体涉及一个位于水稻第6染色体长臂上控制水稻叶片和颖壳毛状体基因OsGL3（Glabrous3）的克隆及应用。

背景技术

毛状体是着生于植物表面的一种细小披针形结构，一般由1-2个细胞构成，具有抵制非生物胁迫的作用。在拟南芥中，毛状体主要分布于萼片、叶子和茎上。拟南芥的毛状体由单个细胞发育而来，其发育生长是研究植物细胞分化的经典模型。至今，已经克隆了一系列控制拟南芥毛状体发育的基因，如TTG1，GL1，GL3，EGL3，GIS，GIS2，ZFP8和SPL等（Yu etal. 2010）。TTG1和GL1是拟南芥毛状体生长过程中起关键作用的两个基因。TTG1编码WD40蛋白, ttg突变体不仅无毛状体结构，而且还会影响花青素和种皮黏液的合成以及根毛的生长（Galway et al. 1994）。GL1编码MYB转录因子，其在毛状体发育的起始阶段表达量特别高（Larkin et al. 1993）。

水稻毛状体主要分布于叶片及颖壳表面。叶片上的毛状体基部膨大凸起，顶端细小；而颖壳上的毛状体长短不一，越靠近颖壳顶端越长，特别是在顶部，变成长而且粗的刚毛。在水稻收获季节，手臂接触叶片和籽粒有刺痛感就是由毛状体引起的。水稻叶片和颖壳表面没有毛状体的称之为“光身稻”“光壳稻”或者“光叶稻”等，主要分布于美国、非洲和我国的云贵高原。由于光身稻叶片较厚、光适应力强和易于收获等特点，越来越被研究者所重视。在水稻毛状体发育机制研究上，至今报道与之相关的基因有gl1，gl2，Hl1，Hl2和Hg，但是大部分只是无毛状体水稻材料的发现和基因的粗定位，还未见基因被克隆的报道。因此，本领域有必要发掘调控水稻毛状体发育的基因并研究其功能，从而加深人们对水稻毛状体细胞发育机制的认识，为以后“光身稻”育种奠定理论基础。

发明内容

针对上述研究背景，本发明目的在于提供一种与水稻毛状体性状相关的蛋白质及其基因，以及由此获得的转基因水稻细胞，和利用所述基因对水稻叶片和颖壳上毛状体进行改造的方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种水稻毛状体基因OsGL3编码的蛋白，该蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示。

SEQ ID NO:3序列是本发明分离克隆来源于日本晴的OsGL3蛋白的氨基酸序列。作为本发明OsGL3编码蛋白的改进，所述氨基酸序列还包括在SEQ ID NO:3所示序列的任何位置添加、取代、插入或缺失一个或者多个氨基酸残基而生成的氨基酸序列或衍生物。

本发明提供了编码上述蛋白的水稻毛状体基因OsGL3，该基因具有如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2 所示的核苷酸序列。

SEQ ID NO:1序列是本发明分离克隆来源于水稻品种“日本晴”的OsGL3基因的核苷酸序列，序列全长1671 bp。