[发明专利]一种植物种子离层区发育调控基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术和植物学领域；更具体地，本发明涉及一种植物种子离层区发育调控基因及其应用。

背景技术

虽然落粒性有利于野生稻的种子传播，但在栽培稻中往往带来产量减少等负面影响。人类的祖先很早就从选择落粒性降低的角度开始对水稻的驯化过程。水稻种子的脱落发生在一个被称为离层区(disarticulation zone；abscission zone)的地方。该区域由一至两层形态较小，胞质稠密，并且呈扁平状排列的细胞组成。这些细胞在响应一些促进脱落的生物或非生物信号时表现出与周围细胞不同的生理生化反应(Hoekstra，G.J.et al.(2001).Anatomical features at the disarticulation zone in florets of fatuoid and nonfatuoid oat(Avena sativa L.).Can.J.Bot.79：1409-1416)。通常促进脱落的信号与植物远端器官的衰老相关。但是，一系列环境因素，比如缺水，极端温度，或昆虫和病原菌的入侵等也会造成叶片，花或果实的提前脱落(Taghizadeh，M.S.et al.(2009).Water deficit changes the anatomy of the fruit abscission zone in Raphanus raphanistrum (Brassicaceae).Aust.J.Bio.57：708-714)。不合时宜的脱落会造成许多农作物或果树的减产。因此，了解脱落过程在现代农作物中是怎样被调控的具有重要的农业意义。

在水稻中，有两个与驯化有关的落粒基因通过图位克隆得到。其中一个是SH4。SH4编码一个MYB家族转录因子，带有DNA结合结构域。栽培稻sh4的一个单氨基酸突变导致落粒性下降，但并没有导致离层区完全散失(Li，C.B.，Zhou，A.L.，and Sang，T.(2006).Rice domestication by reducing shattering.Science 311：1936-1939)。另一个与脱落相关的基因是qSH1，编码一个BEL1类型的同源异型蛋白。qSH1是从不落粒的粳稻日本晴和落粒性较好的籼稻Kasalath的高世代回交群体克隆到。qSH1基因连同其上游约12Kb的5’UTR内的一个SNP共同决定离层区的分化(Konishi，S.et al.(2006).An SNP caused loss of seed shattering during rice domestication.Science 312：1392-1396)。最近报道的一个通过栽培稻突变体克隆到的OsCPL1，该基因编码CDP磷酸化酶，被认为在水稻离层区发育过程中起着负调控的作用(Ji，H et al.(2010).Inactivation of the CTD phosphatase-like gene OsCPL 1enhances the development of the abscission layer and seed shattering in rice.Plant J.61：96-106)。除了水稻中这三个与落粒相关的基因外，小麦的Q基因也被报道影响种子的落粒性(Simons，K.J.et al.(2006).Molecular characterization of the major wheat domestication gene Q.Genetics 172：547-555)。Q基因编码一个AP2的转录因子。该转录因子家族被认为参与调控植物许多发育过程。

综上，本领域有必要进一步研究调控植物中子落粒性能的基因，以应用于植物优良品种的筛选、育种。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物种子离层区发育调控基因及其应用。

在本发明的第一方面，提供一种调节禾本科植物种子落粒性的方法，所述方法包括：调节禾本科植物中SHAT1蛋白的表达。

在一个优选例中，所述的SHAT1蛋白是来源于水稻的SHAT1蛋白。

在另一优选例中，所述的SHAT1蛋白选自：

(a)SEQ ID NO：2所示氨基酸序列的多肽；或

(b)将SEQ ID NO：2所示氨基酸序列经过一个或多个(如1-20个；较佳地1-10个；更佳地1-5个；更佳地1-3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；