[发明专利]一种控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因及其检测方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物生物技术领域，更具体地，涉及一种控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因及其检测方法和应用。

背景技术

叶色变异是比较常见的突变性状，一般在苗期表达。由于突变基因往往是直接或间接影响叶绿素的合成和降解，改变叶绿素含量，所以叶色突变材料也称为叶绿素突变材料。高等植物叶绿体是进行光合作用的场所，而叶绿体的发育不仅取决于叶绿体基因组编码基因的表达，同时受一系列核基因的控制。研究表明控制叶绿体发育的核质基因发生突变可导致叶绿体发育受阻，引起植物叶色发生异常，甚至导致植物白化而无法进行光合作用。

叶绿体突变材料的来源十分广泛，包括自然突变、人工诱发突变、插入突变和基因沉默突变。自然突变在自然条件下发生，未经过复杂的生物技术操作手段，将其直接用于常规育种，不存在转基因安全性的问题。人工诱发突变是创造新种质、选育新品种的有效途径。

目前，叶色突变材料已广泛应用于基础研究和生产实践。例如，在种子纯度鉴定方面，利用隐性叶色突变性状可完全克服由于外来花粉的烦扰，确保良种的纯度及质量；在杂交育种方面，可将叶色变异性状导入杂交亲本，还可以在苗期（间苗或移栽时）及时剔除亲本自交后代，从而大大简化杂交种生产。

现在有很多研究工作者利用物理、化学、生物等诱变方法创建水稻叶色突变材料，研究其生理和相关基因功能并作为可视标记应用于水稻的遗传育种。本研究利用组织培养过程中得到的控制水稻苗期第二和第三叶白化但后期转绿的突变材料，并通过图位克隆技术克隆了相关基因。至今尚未有与此基因相关的文献报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服水稻叶绿体基因研究技术的不足，提供一种控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因。

本发明的第二个目的是提供上述控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因所编码的蛋白质。

本发明的第三个目的是提供含有上述基因的载体。

本发明的第四个目的是提供含有上述载体的重组体。

本发明的第五个目的是提供检测上述控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因的特异性引物。

本发明的第六个目的是提供所述控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因的检测方法。

本发明的第七个目的是提供上述基因或含有上述基因的载体或重组体在水稻亲本或杂交种纯度检测中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：3或SEQ ID NO：4所示；基因的基因组序列如SEQ ID NO：1所示，包括启动子的基因组序列如SEQ ID NO：3所示；其cDNA序列如SEQ ID NO：4所示，水稻中该控制第二和第三叶的叶绿体发育的基因被破坏，即可导致水稻第二和第三叶白化，而第四叶和更上叶位叶片的叶绿体正常发育，植株正常抽穗结实。

申请人在组织培养中获得一株苗期第二和第三叶白化转绿的植株（苗期白化转绿的植株），对该植株进行测序，并将其与苗期第二和第三叶叶色为绿的植株的基因进行对比，即将该苗期白化转绿的植株与籼稻“培矮64S”配制杂交组合，构建遗传群体，利用SSR和InDel分子标记将控制叶绿体发育的基因定位在水稻第7染色体，并将其克隆分离出来。

本发明还提供了上述基因所编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示，所述蛋白是一个与在动物中广泛存在的线粒体转录终止因子（mitochondrial transcription termination factor，mTERF）同源的蛋白。

含有上述控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因的载体。

含有上述载体的重组体，该重组体可以是将上述叶绿体发育基因以任一种方法与任一种载体相结合形成的重组体。

本发明还提供了一对用于检测所述控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因的特异性引物，其核苷酸引物序列如SEQ ID NO：5和SEQ ID NO：6所示。

本发明还提供了控制水稻第二和第三叶的叶绿体发育的基因的检测方法：用上述特异性引物对水稻DNA进行PCR扩增反应，得到长度为3039 bp的核苷酸片段，说明含有SEQ ID NO：3所示的基因。