[发明专利]水稻类异戊二烯合成相关蛋白DXR在调控水稻叶色中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及水稻类异戊二烯合成相关蛋白DXR在调控水稻叶色中的应用。本发明要解决的技术问题是对水稻DXR蛋白开展功能研究，为水稻的后续分子设计育种奠定基础。本发明的技术方案是水稻类异戊二烯合成相关蛋白DXR在调控水稻叶色中的应用，氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。本发明还提供了调控水稻叶色的方法，包括如下步骤：将调控DXR蛋白表达的重组载体、含有该重组载体的转基因细胞系或重组菌转化水稻，培育筛选，获得目标叶色的水稻。本发明通过实验验证了水稻类异戊二烯合成相关蛋白DXR的作用，明确了该蛋白参与了水稻的叶绿素合成，可用于调控水稻叶色，对水稻遗传改良具有重要的意义。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及水稻类异戊二烯合成相关蛋白DXR在调控水稻叶色中的应用。

背景技术

叶绿素是一种植物的主要光合色素，可捕获光能并产生活性氧。在拟南芥中鉴定出15种参与叶绿素合成的酶。这些叶绿素合成基因突变均导致拟南芥呈现出色素缺乏的表型。叶绿素含量直接影响光合效率，最终影响作物产量。

水稻是重要的主食作物，是植物遗传学研究的理想模式材料。通过物理和化学诱变、T-DNA插入和基因编辑技术创制鉴定了许多水稻叶色变异突变体。在这些水稻叶色突变体中，有3个涉及类异戊二烯生物合成，即OsHMBPP、IspE与IspF。类异戊二烯对植物生长和发育至关重要，从古细菌、细菌和真核生物中分离出数以万计的类异戊二烯化合物。异戊烯基二磷酸(IPP)和二甲基烯丙基二磷酸(DMAPP)是类异戊二烯生物合成所需的两种基本的五碳分子。在高等植物中，类异戊二烯的合成途径有两条，分别位于质体和细胞质中，即细胞质戊酸甲酯(MVA)途径和2-c-甲基-脱三醇-4-磷酸(MEP)途径。DOXP还原异构酶(DXR) 是MEP途径的主要限速酶。DXR可以催化1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸(DOXP)转化为2-C- 甲基-D-赤藓糖醇4-磷酸(MEP)。在薄荷中，DXR的超量表达提高精油的产量。然而，DXR 在作物尤其是水稻中的作用尚未报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是对水稻DXR蛋白开展功能研究，为水稻的后续分子设计育种奠定基础。

本发明的技术方案是水稻类异戊二烯合成相关蛋白DXR在调控水稻叶色中的应用，氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

进一步的，水稻类异戊二烯合成相关蛋白DXR的编码基因的核苷酸序列如SEQ IDNo.1 所示。

本发明还提供了调控水稻叶色的方法，包括如下步骤：将调控DXR蛋白表达的重组载体、含有该重组载体的转基因细胞系或重组菌转化水稻，培育筛选，获得目标叶色的水稻；所述 DXR蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

具体的，所述调控DXR蛋白表达的重组载体为抑制DXR蛋白表达的重组载体。

进一步的，所述抑制DXR蛋白表达的重组载体为sgRNA表达载体表达载体，载体的靶标位点的核苷酸序列如SEQ ID NO.1的第49位～68位所示。

具体的，所述方法的具体操作如下：构建具有靶标序列的sgRNA表达载体，转入根癌农杆菌EHA105，用含有靶标序列的sgRNA表达载体的根癌农杆菌转化水稻细胞中，培育筛选，得到叶片白化的转基因水稻。

类异戊二烯合成途径涉及到很多酶，在水稻中，目前仅克隆到相关三个基因与水稻叶色相关，且三个基因突变体叶色表型也是各不相同的。因此，为了验证水稻类异戊二烯合成相关蛋白DXR的编码基因功能，申请人进行了相关研究。

本发明的有益效果：