[发明专利]水稻小分子RNA osa-miRNA530在调控水稻叶夹角及叶片长度中的应用

说明书

本发明公开了水稻小分子RNA osa‑miRNA530在调控水稻叶夹角及叶片长度中的应用。本发明从水稻日本晴中分离克隆到microRNA osa‑miR530，该microRNA的前体基因pre‑miR530在水稻中过量表达后，发现转基因株系和野生型对照相比，过表达株系叶夹角和叶片长度均变小。因此，在水稻中过量表达osa‑miR530对于减小叶夹角，提高种植密度，促进水稻产量提高具有重要意义，这为水稻高产分子育种提供新的资源和研究方法。

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体涉及一种水稻小分子RNA osa-miRNA530在调控水稻叶夹角及叶片长度中的应用。

背景技术

水稻是一种重要的粮食作物，也是单子叶植物研究的模式植物。叶片形态是水稻“理想株型”的重要组成部分，是当前水稻高产育种关注的重点。水稻叶片形态主要包括叶片卷曲度、叶夹角、披散程度以及叶片大小等方面(徐静等，作物学报，2013,39:767-774)。研究表明，直立叶片群体的光合效率高于平展或弯垂叶，能够有效促进光合作用和种子灌浆，从而提高水稻的产量。

前人研究表明，影响植株空间伸展姿态的叶夹角主要通过叶角基因调控油菜素内酯的信号传导来影响叶枕细胞的生长发育，此外其他多种植物激素，包括乙烯、生长素、赤霉素，参与调控了植物叶夹角的大小。叶作为一种不对称性的侧生器官，在发育过程中经历了3个轴向的极性建成：“基－顶”轴向(从叶基指向叶尖)、“近－远”轴向(上表面－下表面)和“中－侧”轴向(由中脉指向左右两边叶缘)(Hasson et al.,C R Biologies,2010,333:350-360)。水稻叶片形态建成极性建立是一个复杂过程，参与调控因子间形成相互调节和拮抗网络。从目前的研究来看，I类KNOX基因家族，以及H-ZIP III、KANA D I和ARFs等基因家族的成员在水稻叶基顶轴、近远轴极性建立过程中具有重要作用；同时，参与水稻侧生器官极性建立及发育过程的基因中还受microRNA和ta-siRNA的调控。目前为止，所有已克隆的叶形调控基因间相互调控关系的研究还不够深入,还不能明确水稻叶形建成和发育的分子调控网络。本发明从水稻日本晴中分离克隆到一个小分子RNA osa-miR530，研究了其在调控水稻叶夹角和叶片长度方面的作用。Liu等已经在水稻中预测了该microRNA的序列(Liu B et al.,2005,Plant Physiol,139:296-305)，但目前还没有任何相关功能研究的报道。

发明内容

本发明从水稻日本晴中分离克隆到microRNA osa-miR530，该microRNA的前体基因pre-miR530在水稻中过量表达后，发现转基因株系和野生型对照相比，过表达株系叶夹角和叶片长度均变小。因此，在水稻中过量表达osa-miR530对于减小叶夹角，提高种植密度，促进水稻产量提高具有重要意义，这也为水稻高产分子育种提供新的资源和研究方法。

本发明申请人以水稻的一个microRNA osa-miR530为研究对象，研究了osa-miR530在改变水稻叶夹角及叶片大小方面的作用及应用。osa-miR530的成熟体序列为20bp核酸序列(5’-TGCATTTGCACCTGCACCTA-3’；SEQ ID NO：1)。其前体序列大小为157bp(SEQ IDNO：2)。本发明利用水稻日本晴叶片的cDNA作为模板，利用PCR的方法扩增出水稻osa-miR530的前体基因，将其正向连接在植物表达载体pCAMBIA1390-ubi上，并通过农杆菌介导的遗传转化方法转化水稻，从而获得超量表达osa-miR530的转基因水稻植株。在T3代转基因植株中，阳性植株的叶夹角和叶片长度均显著低于非转基因对照植株。叶夹角降低了约50％，长度降低约20-30％。

本发明的优点在于：

(1)本发明首次分离克隆了osa-miR530及其前体基因，并在水稻中过量表达了osa-miR530。提供了一种通过调控miRNA的表达来调控叶夹角大小和叶片长度的方法。