[发明专利]参与调控水稻根系发育的PIN9基因及应用

说明书

本发明从水稻中分离得到一个参与调控水稻根系发育的PIN9基因，所述基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:1所示，CDS核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:2所示，启动子核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:3所示，用于PIN9亚细胞定位观察的报告基因GFP的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:4所示，并通过观察PIN9基因编辑功能缺失和过量表达的转基因植株根系生长情况，确定了该基因在调控水稻根系生长发育中的功能。该基因可用于对水稻根系进行精准定向分子遗传改良，并为长远的种质改造和设计储备资源。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一个参与调控水稻根系发育的PIN9基因及应用。

背景技术

近年来，水稻基因组测序的完成，我国适时启动了水稻功能基因组研究，水稻分子遗传学和基因组学研究取得了重大的突破，水稻功能基因组研究已经走在世界前列。在当今以贯彻绿色发展理念，发展资源节约型、环境友好型的农业生产体系的背景下，开展提高水稻重要农艺性状的分子网络的研究，使水稻改良育种由过去的以机遇性为主发展为设计性育种，大大提高了水稻遗传改良的目的性和针对性。

根是水稻重要的营养器官，水稻的耐旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠能力以及地上株型、育性差异都与其根系的生长状况和生长活力密切相关。通过改良根系形态和生理性状以提高品种本身对水分和肥料的利用率，将大大减少人力和物力资源的浪费，并能减少因大量化学肥料和农药流失对环境造成的污染。水稻根系遗传发育调控机制研究也取得引人注目的进展，一批调控根系发育功能基因得到发掘和克隆，如Crown rootless1(CRL1)、Adventitious rootless1(ARL1)、WOX11、CRL5、ERF3，Osgnom1/CRL4，CRL6等，但是我国具有自主知识产权的根系发育调控基因并不多。因此，研究水稻根系发育机制，发掘我国具有自主知识产权的水稻根系发育调控优良基因，对开展水稻根系进行分子遗传改良，提高我国农作物育种的国际竞争力，对我国持续、高效的绿色农业具有重要意义。

本发明通过分子生物学、细胞生物学等手段对PIN9基因在调控根发育中的功能进行了深入的研究，揭示了其在水稻根生长发育中的重要作用，以期用于对植物根系进行分子改良。

发明内容

本发明克隆了一个水稻膜定位基因PIN9，通过观察PIN9基因编辑功能缺失和过量表达的转基因植株根系生长情况，确定了该基因在调控水稻根系生长发育中的功能。该基因可用于调控植物根系生长发育，植株形态设计、抵御外来的生物与非生物胁迫等，可用于精准定向分子遗传改良育种和设计储备资源。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明从水稻中分离得到一个与水稻根系发育相关的膜蛋白基因PIN9(LOC_Os01g58860)，其基因组核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:1所示，序列长度为2797bp。

所述PIN9基因的编码区(CDS)核苷酸序列如序列表SEQ ID NO:2所示，序列长度为1281bp，编码427个氨基酸。

根据水稻公共数据库Rice Genome Annotation Project(http://rice.plantbiology.msu.edu)，以序列表SEQ ID NO:1为参考基因序列，构建了PIN9基因敲除载体CRISPR-PIN9。

选取PIN9基因起始密码子前2000个核苷酸(如序列表SEQ ID NO:3所示)融合GUS报告基因，构建了启动子融合载体DX-PIN9。