[发明专利]一种调控低温下叶片颜色的蛋白质及其基因和应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种调控低温下叶片颜色的蛋白质及其基因和应用。

背景技术

叶片是植物进行光合作用的主要器官，水稻籽粒中2/3以上的干物质是开花后通过光合作用获得的（王旭军，徐庆国，杨志建（2005）水稻叶片衰老生理的研究进展，中国农学通报21：187-190），光合作用的效率与叶绿体结构和功能是否完整、光合作用复合体的稳定性、叶绿素含量的高低都有着复杂的关系。近年来，叶色的应用价值备受关注，叶色变异可以作为标记性状，在水稻杂交育种和良种繁育发挥重要作用，不但可以用于苗期剔除受外源花粉污染的种子和假杂种，还可以用于测定种子纯度（章志兴，陈善福（2001）叶片标记技术在杂交水稻种子生产中的应用，种子科技19：33-34）。另外，叶色突变体的研究对有效利用基因工程提高水稻的光合能力，培育高光效水稻，增加水稻产量具有重要的理论意义和应用价值。

目前，利用水稻叶色突变体，已经克隆出多个参与或调控叶绿素代谢和叶绿体发育的基因，通过分析基因功能、表达模式、基因间互作以及核-质信号传导，初步了解了水稻叶色形成及调控机理。目前为止，在拟南芥叶绿素合成过程中的关键酶都已鉴定出来（Nagata N（2005）Identification of a Vinyl Reductase Gene for Chlorophy11 Synthesis in Arabidopsis thabliana and Implications for the Evolution of Prochlorococcus Species. The Plant Cell Online 17:233-240 ），但在水稻中只有少数基因被鉴定出来，其他基因还有待进一步发现。此外，叶绿素降解的调控机制尚未明朗，核-质互作的机理尚不清晰，有待深入进一步研究。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种调控低温下叶片颜色的蛋白质及其基因和应用的技术方案。

所述的一种编码调控低温下叶片颜色的基因，其特征在于是下列核苷酸序列之一：

1）其是SEQ ID No.1所述的核苷酸序列；

2）其是编码由SEQ ID No.3所示的氨基酸序列组成的蛋白质。

所述的一种调控低温下叶片颜色的蛋白质，其特征在于该蛋白质具有SEQ ID No.3所示的氨基酸序列。

所述的一种转基因细胞系，其特征在于含有如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列。

所述的一种转基因重组菌，其特征在于含有如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列。

所述的编码调控低温下叶片颜色的基因在培育叶绿体发育状况变化的转基因植物中的应用。

所述的编码调控低温下叶片颜色的基因在培育苗期叶片白化的转基因植株中的应用。

本发明的具体实施步骤如下：

一、水稻苗期温度敏感突变体ywl1的分离和遗传分析

叶绿素含量分析结果表明ywl1突变体在23℃条件下叶片在生长发育过程中叶绿素积累速度较野生型慢，随着叶片的成熟，叶绿素含量与野生型趋于一致；25℃条件下突变体两叶一心前叶片黄白色，叶绿素含量显著低于野生型，叶绿素荧光参数差异不显著；28℃条件下突变体叶片表型及生理指标与野生型趋于一致(图1)。叶绿体超微结构分析表明，ywl1突变体叶条纹叶白色部分大部分细胞内部尚未分化出类囊体片层结构及基粒，只有个别细胞能观察到成熟的叶绿体，整个叶绿体表现发育不良，但随着叶片的发育，基粒片层垛叠数目增加（图4）。

为了确定ywl1突变体的表型是否由单基因控制，本发明对ywl1进行了相应的遗传分析。在ywl1突变体与粳稻02428杂交得到的株F2单株中，分别获得了株正常表型单株和株ywl1突变表型单株，正常表型和突变表型单株的分离比符合分离比3:1（见表1）。此外，ywl1突变体与野生型93-11杂交，以及ywl1突变体与粳稻02428杂交得到的F1植株均表现为正常表型。遗传分析结果表明ywl1突变体的表型是由单隐性核基因突变体引起的。

表1 F2群体中白条纹叶植株和正常叶色植株的分离情况