[发明专利]一种水稻叶片衰老调控基因ELS6及其编码的蛋白质和应用

说明书

本发明公开了一种水稻叶片衰老调控基因ELS6及其编码的蛋白质和应用。一种水稻叶片衰老调控基因，命名为ELS6，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。本发明调控水稻叶片衰老的基因ELS6及其编码的蛋白质可以应用于作物遗传改良，过表达ELS6后水稻植株表现出叶绿素含量增高，对创制水稻持绿品种、提高作物产量具有重要意义，为创建水稻新种质打下基础。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别是涉及一种水稻叶片衰老调控基因ELS6及其编码的蛋白质和应用。

背景技术

水稻是中国乃至世界上最重要的粮食作物，是人们赖以生存的宝贵资源。解决全世界人口的温饱问题一直以来是各国的头等问题。据世界粮农组织预测，到2050年，世界粮食作物的产量至少要提高60％以上，甚至一倍以上，才能基本解决世界人口的温饱问题。然而病虫害、逆境和早衰等因素持续造成水稻等粮食作物减产。因而，如何提高水稻产量，是科学家们迫切需要解决的问题，水稻的高产稳产对保障我国粮食安全具有极其重要的意义。

叶片是植物进行光合作用的主要场所，对于物质积累有重要影响，水稻过早启动衰老进程会对植株正常的营养利用和发育产生不良影响，进而影响水稻的产量和品质。水稻早衰突变体表型明显，易于观察，已广泛应用于生产实践和科学研究中。理论上推算，水稻叶片推迟1天衰老，增产2％左右，实际实验结果表明也可增产1％左右。研究水稻早衰分子机制并通过分子手段培育高产优质水稻品种，无疑具有重要意义。因此，揭示水稻衰老的分子调控机制受到极大的关注。

植物叶片衰老过程中，有很多的基因表达发生显著变化，如衰老相关基因，叶绿素退化相关基因等。叶片衰老最显著的特征是黄化表型，是大分子降解的可见标记。叶绿素降解途径是植物中大分子降解途径中最具特色之一。水稻(Oryza sativa)中的NYC1基因可以诱导叶绿素降解。最近已在高等植物中确定了定位在叶绿体中的高度保守的常绿基因(SGR)。目前，水稻已克隆了在衰老过程中上调表达的衰老相关基因，其功能主要涉及与氨基酸代谢(Osh36、OsI55、OsI20等)、脂肪酸代谢(OsI57、OsI85)、蛋白质的降解(OsI295)、胁迫应答(Osl43、Osh70)等代谢反应应答，而有些已克隆衰老相关基因(Osh69、Osh67、OsI139)的功能目前还不清楚。而在这些基因里面，有的是只有在自然衰老的情况下会高水平或者低水平表达的基因，如OsI85、Osh67，有的则是只有在黑暗诱导衰老的情况下才会表达，如OsI43、Osh70。

影响叶片衰老的诸多因素是一个极为复杂的交叉网络，不同调控因子之间相互作用的机理目前也仍未清楚。因此，需要我们分离鉴定更多与水稻叶片衰老/持绿相关的基因，筛选出生产上有利用价值的叶片持绿基因，以阐明调控水稻叶片衰老的分子网络，对水稻高产育种具有重要的意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种调控水稻叶片衰老的基因及其编码的蛋白质，以及利用所述基因调控植物叶片衰老和对叶片衰老进行改造的方法。

本发明通过EMS诱变分离得到了一个叶片早衰突变体，该突变体叶片在生长70-80天后叶片迅速衰老枯萎，严重影响水稻的产量。运用图位克隆技术，克隆了ELS6(EarlyLeaf Senescence 6)基因，该基因编码ALF4蛋白(aberrant root formation protein 4)，与根的生长发育相关。然而，在本发明中我们发现该基因与衰老相关，并通过基因功能互补实验鉴定了该基因的功能。

一种水稻叶片衰老调控基因，命名为ELS6，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。

本发明又提供了所述水稻叶片衰老调控基因编码的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

本发明又提供了一种包含所述水稻叶片衰老调控基因的重组表达载体。优选的，所述的重组表达载体，载体为pCAMBIA1300。

本发明还提供了一种包含所述重组表达载体的转化体。