[发明专利]一种水稻叶绿体发育调控基因AHS1及其编码的蛋白质与应用

说明书

本发明公开了一种水稻叶绿体发育调控基因AHS1编码的蛋白质，具有Seq ID No：2所示的氨基酸序列；本发明还公开了一种编码上述蛋白质的基因，具有Seq ID No：1所示的基因组核苷酸序列；本发明还公开了含有上述基因的植物表达载体、宿主细胞，以及上述蛋白质、基因、植物表达载体、宿主细胞在调控植物叶绿体发育中的应用及改良水稻叶色的方法。本发明利用图位克隆技术首次在水稻中克隆到了AHS1基因，通过对AHS1基因的功能分析，进一步明确了植物特别是禾本科植物叶绿体发育及叶片颜色形成的遗传机制，为改良农作物的光合作用效率，提高水稻增产潜力奠定了基础。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体的说，本发明涉及一种利用图位克隆技术克隆水稻AHS1(Albino in Heat Stress1)基因，以及利用转基因互补实验鉴定该基因的功能；同时还涉及利用该基因对水稻叶绿体发育过程及叶片颜色进行调控，用以改良农作物的光合作用效率，提高水稻增产潜力。

背景技术

叶绿体是绿色植物叶肉细胞中特有的能够进行光合作用的细胞器，其主要分布于叶肉细胞和幼茎的皮层细胞中。在个体发育上，叶绿体来自于前质体，是由前质体发育成叶绿体。在叶绿体的发育过程中，其内的类囊体膜的形成与叶绿素的累积是两个相辅相成的过程。当与叶绿体发育相关的基因发生突变时，将会影响到叶绿体的正常发育，从而影响叶绿素的生物合成，导致叶绿素中的色素比例改变而产生叶色突变体。而叶色是影响水稻光合作用和产量的重要性状，在提高水稻产量和品种改良方面占有重要的地位。

水稻叶绿体是合成有机物质的重要场所，通过延缓叶片的衰老和延长光合器官的功能，可以增加干物质积累；尤其在水稻的生育后期，通过延长植株叶片的光合作用时间，积累更多的有机物质可以提高水稻增产的潜能。水稻中存在着一类重要的叶色突变体--常绿叶，其是一种功能型常绿突变体，其主要的表型特征为生长后期叶片衰老延缓、叶绿素含量和光合能力保持不变。因此，叶色基因的有效利用，不仅可以提高水稻的生产能力，也为今后的超级稻育种提供了新的途径和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能影响水稻叶绿体发育及叶片颜色的蛋白质、其基因及应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种水稻叶绿体发育调控基因AHS1编码的蛋白质，所述蛋白质具有(A)或(B)所示的序列：(A)Seq ID No：2或图8所示的氨基酸序列；(B)在(A)所限定的氨基酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或多个氨基酸且具有相同功能的由(A)衍生的蛋白质。

本发明还提供了一种编码上述蛋白质的基因，该基因具有(a)或(b)所示的序列：(a)Seq ID No：1或图7所示的基因组核苷酸序列；(b)在(a)所示的核苷酸序列中添加和/或取代和/或缺失一个或多个核苷酸而生成的可编码具有水稻叶绿体发育调控功能的蛋白质的突变基因、等位基因或衍生物。

本发明还提供了一种包含上述基因的植物表达载体。该植物表达载体为优选pCambia1300表达载体。

本发明还提供了一种宿主细胞，该宿主细胞含有上述基因序列。该宿主细胞为大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。

本发明还提供了一种改良水稻叶色的方法，将上述基因转化水稻细胞，再将转化后的水稻细胞培育成植株。

本发明还提供了上述蛋白质、基因、植物表达载体、宿主细胞在调控植物叶绿体发育中的应用。所述植物优选为禾本科植物，尤其为水稻。