[发明专利]一种控制水稻根系发育的基因OsZRL

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，特别涉及一种控制水稻根系发育的基因及其在水稻性状改良中的应用。

 

背景技术

水稻根系是吸收水分、矿物质和感受土壤环境的桥梁，又是氨基酸、多种激素同化、合成的场所，根系状况直接影响着地上部分的生长发育及产量的形成，是制约水稻产量潜力进一步发挥的关键因素。但由于植物根系隐藏于地下，其发育的形态和生理学观察不易进行，相应分子机制的研究也较其他植物器官滞后。虽然，近年在双子叶模式植物拟南芥根的发育方面有了比较大的进展(Benfey 等，Plant J, 2010)，但由于单、双子叶植物根系的不同，如在拟南芥中有主根，然后顺序分生出侧根，而水稻、玉米等则是形成庞大而复杂的不定根系(Osmont等，Annu Rev Plant Biol，2007)。所以，谷类作物还没有一套具体的根系形态、生理特征改良指标，对根系发育的分子调控机制也了解不多。

在已知的水稻根发育相关基因研究中，CRL1 (CROWN ROOTLESS 1)和WOX11(WUSCHEL-related homeobox gene)基因分别通过介导生长素信号传导或生长素/细胞分裂素信号整合调控水稻不定根的生长发育(Inukai等，Plant Cell, 2005；Zhao等，Plant Cell, 2009)；OsRMC基因通过茉莉酸信号途径促进水稻根的发育、弯曲和卷曲(Jang等，Plant cell Environment, 2007)，而bHLH (basic helix-loop-helix)转录因子基因RSL4 (ROOT HAIR DEFECTIVE 6-LIKE 4)可以控制根部细胞生长的大小(Yi等，Nature genetics, 2009)。

锌指蛋白(zinc-finger protein)是转录因子中研究得比较深入的一个类型(杨致荣等，遗传，2004)。锌指蛋白中有单个或成簇出现的锌指结构域，可以结合DNA而调控基因转录、染色质重构等(Gamsjaeger等，Trends Biochem Sci, 2007)。在植物中普遍存在锌指蛋白，有些锌指蛋白是植物所特有，并广泛参与植物各个时期的生长发育调控、胁迫应答等。但总体来说，在单子叶植物中相应研究还较少，尤其是在根系发育调控方面，而这对于水稻等重要粮食作物田间农艺性状调控来说尤为重要。

 

发明内容

本发明的目的是在于提供一个新的控制水稻根系发育的基因，所述基因的过量表达可明显抑制水稻的根系发育，而该基因的下调可以促进根系的生长发育，因而发挥负调控作用。

本发明的技术方案如下：

本发明所述控制水稻根系发育的基因，命名为OsZRL (Oryza sativa Zinc-finger Rootless)，其核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO：1所示，所编码蛋白的氨基酸序列如序列表中SEQ ID NO：2所示，其编码序列在第211-233位氨基酸有一个C2H2型锌指(zinc-finger)结构域，第298-320位氨基酸有一个C2HC型锌指结构域。该基因的克隆：根据GenBank中水稻mRNA序列(登录号：NM_001062214, CI472510)，利用引物设计软件Primer Premier 5.0设计了2对巢式PCR特异引物。从水稻叶子中提取总RNA，利用反转录PCR (RT-PCR)技术从水稻中分离到OsZRL基因编码序列。

本发明所述OsZRL 基因过表达真核重组质粒，是将SEQ ID NO：1所述基因全长编码序列插入到真核表达载体中获得。

本发明所述OsZRL 基因RNA干涉真核重组质粒，由序列表中SEQ ID NO：1所示核苷酸序列中的基因片段和真核表达载体构成，所述基因片段是位于起始密码子下游1112bp至1546bp的核苷酸序列，将所述基因片段正向和反向插入真核表达载体，正向插入的基因片段与反向插入的基因片段之间存在有150bp的内含子序列。

本发明所述真核重组质粒的制备方法，其特征在于制备步骤如下：