[发明专利]分离出的DNA分子、编码蛋白质分子及其应用

说明书

本发明属于基因工程技术领域，具体为一种在水稻中表达的参与水稻根长的生长素应答因子基因的编码序列及其应用，为从水稻中克隆出的基因，记为OsARF25，全长6057bp，其中开放阅读框为2700bp，其核苷酸序列为SEQ ID NO.1。本发明具体包括：基因OsARF25的克隆，对水稻此基因内源的不同器官、组织的空间表达模式，不同激素、不同胁迫处理后OsARF25的表达量的变化。本发明公开了基因OsARF25的Tilling突变体的测序鉴定。对于突变体的表型鉴定，显示OsARF25在植物根长起到了重要作用。该基因OsARF25可用于水稻根系生长机制研究，对植物改良具有一定的指导作用。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及分离出的DNA分子及编码的蛋白质分子及其应用，即在水稻中表达的OsARF25基因编码序列及其应用。

背景技术

根系是植物的全部根的总称，它是植物与土壤进行物质交换和信息交流的桥梁，对植物生长和发育具有至关重要的作用(Hochholdinger et al.,2004)，也是植物激素、有机酸和氨基酸等物质合成与转化的重要场所。水稻属于单子叶植物，根系由种子根、不定根和侧根组成(石庆华.,1988)。水稻根系的生长直接影响地上部分的生长发育以及产量的形成，是制约水稻产量潜力进一步发挥的关键因素，因此研究水稻根系的发育，对水稻生长发育分子机理的探讨有重要意义。

近年来，随着生物技术的发展，与水稻根系发育相关的基因也有很多报导。如与水稻根系发育相关的基因OsRAA1过量表达，会导致主根变短(Ge et al.,2004)。而水稻中QHB基因过量表达，会引起不定根的减少(Kamiya et al.,2003)。WOX11能直接抑制在冠状根原基表达的A型细胞分裂素响应调节因子RR2的表达，与RR2共同在冠状根发育中调节细胞的增殖(Zhao et al.,2009)。而某些基因的突变也会影响根系水稻根系的发育。如碱性转化酶基因OsCyt-inv1的突变体，根系伸长细胞萎缩(Jia et al.,2008)。水稻的葡聚糖内切酶基因OsGLU3突变后，也会影响根细胞的分裂及伸长(Zhang et al.,2012)。

水稻根系的发育实则受很多因素的影响，如植物激素，而生长素和细胞分裂素在根系中的研究较多。在水稻中，生长素的代谢和转运都与根系的发育有密切关系。当OsYUCCA1过表达后，植株体内IAA含量上升，不定根的数目增多(Yuko et al.,2007)。而抑制OsPIN1的表达时，水稻不定根的产生和发育受抑制(Xu et al.,2005)。突变OsCOW1基因会导致不定根减少，根冠比降低。

此外，随着全基因组的测序，ARF基因家族在许多植物中有报道，其中拟南芥中发现了23个，在水稻中发现25个，玉米中有35个等(Hagen et al.,2002；Wang et al.,2007)。ARF基因的N-端有DNA结合区(DNA binding domain)，能直接与生长素的响应基因的启动子中的TGTCTC特异性结合，但DBD不能决定ARF基因的调控特性；C-端含结构域III和IV，负责ARF和AUX/IAA形成异源二聚体，或是和ARF形成同源二聚体，可以激活或抑制基因的表达；其中间区域(middle region)是长短各异且不保守的序列，其氨基酸的组成可决定该蛋白是转录激活子或是转录抑制子。有研究表明，中间区域若富含丝氨酸(S)、亮氨酸(L)和谷氨酰胺(Q),此ARF基因是激活型的，如OsARF5、OsARF12、OsARF19和OsARF25等；若中间区域富含亮氨酸(L)、甘氨酸(G)、丝氨酸(S)和脯氨酸(P)时,则是抑制型的ARF，如OsARF1、OsARF2、OsARF15和OsARF18等(Ulmasoy et al.,1999；Tiwari et al.,2003)。