專利名稱：水稻莖稈機械強度控制基因bc15及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水稻莖桿機械強度控制基因BC15及其應用。
背景技術：
莖桿強度是農作物重要的農藝性狀，影響作物負載及抗性。而莖桿的機械強度主要由細胞壁、尤其是由次生細胞壁提供，是其化學組成及物理結構的綜合體現。植物細胞壁是由多聚糖(纖維素、半纖維素、果膠質)、木質素和蛋白質等生物大分子聚合而成的復雜而有序的網狀結構。植物細胞壁合成的生理機制相當復雜，涉及纖維素、半纖維素、木質素等成分的合成、沉積及修飾，也與細胞骨架維持及囊泡運輸有關。
植物莖桿機械強度是一個多基因控制的復雜性狀，其機制仍然不十分清楚。水稻是世界上最重要的糧食作物之一，了解水稻莖桿機械強度調控的分子機制，對水稻的產量和秸桿的合理利用意義重大，同時也有助于揭示單子葉植物細胞壁合成的分子機理。
發明內容
本發明的目的是提供一種水稻莖桿機械強度控制基因BC15及其應用。本發明提供了一種蛋白質在調控植物莖桿機械強度中的應用；所述蛋白質是如下
(a)或(b): (a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(b)將序列I的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物莖桿機械強度相關的由序列I衍生的蛋白質。所述應用可為增加植物莖桿機械強度。所述增加植物莖桿機械強度具體可體現為增加莖桿中的纖維素含量。所述應用具體通過如下方法實現:在植物中導入所述蛋白質的編碼基因并表達所述蛋白質。所述蛋白質的編碼基因是可為如下I)至4)中任一所述的DNA分子:I)序列表的序列2所示的DNA分子；2)序列表的序列3所示的DNA分子；3)在嚴格條件下與I)或2)限定的DNA序列雜交且編碼植物莖桿機械強度相關蛋白的DNA分子；4)與I)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性且編碼植物莖桿機械強度相關蛋白的DNA分子。上述嚴格條件可為在0.1XSSPE(或0.1 X SSC), 0.1% SDS的溶液中，65°C條件下雜交并洗膜。所述編碼基因具體可通過重組質粒導入所述植物。所述重組質粒為將所述基因插入質粒pCAMBIA1300的多克隆位點得到的重組質粒。所述重組質粒還可為按照如下方法制備得到的重組質粒PBC15F:(I)將序列表的序列3所示DNA插入質粒pBluKS的SpeI酶切位點，得到重組質粒pBluKS-BC15；(2)用限制性內切酶Sail和XbaI雙酶切重組質粒pBluKS_BC15，回收含有序列3所示DNA的片段(約3925bp)；(3)將步驟⑵回收的片段插入質粒PCAMBIA1300的SalI和XbaI酶切位點之間，得到重組質粒PBC15F。所述應用還可為降低植物莖桿機械強度。所述降低植物莖桿機械強度具體可體現為降低莖桿中的纖維素含量。所述應用具體可通過如下方法實現的:抑制植物中所述蛋白質的編碼基因的表達。所述植物可為單子葉植物或雙子葉植物。所述單子葉植物具體可為水稻，如粳稻中花8或突變體bcl5。本發明還保護一種培育轉基因植物的方法，是將一種蛋白質的編碼基因導入目的植物中，得到莖桿機械強度高于所述目的植物的轉基因植物；所述蛋白質是如下(a)或
(b): (a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(b)將序列I的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物莖桿機械強度相關的由序列I衍生的蛋白質。所述編碼基因是如下I)至4)中任一所述的DNA分子:I)序列表的序列2所示的DNA分子；2)序列表的序列3所示的DNA分子；3)在嚴格 條件下與I)或2)限定的DNA序列雜交且編碼植物莖桿機械強度相關蛋白的DNA分子；4)與I)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性且編碼植物莖桿機械強度相關蛋白的DNA分子。上述嚴格條件可為在0.1 X SSPE (或0.1 X SSC), 0.1% SDS的溶液中，65°C條件下雜交并洗膜。所述編碼基因可通過重組質粒導入所述目的植物。所述重組質粒可為將所述基因插入質粒PCAMBIA1300的多克隆位點得到的重組質粒。所述重組質粒還可為所述重組質粒PBC15F。所述目的植物為單子葉植物或雙子葉植物。所述單子葉植物具體可為水稻，如粳稻中花8或突變體bcl5。所述增加植物莖桿機械強度具體可體現為增加莖桿中的纖維素含量。本發明發現序列表的序列I所示的蛋白質具有調控植物莖桿機械強度的作用。將本所述蛋白質的編碼基因導入植物，可以得到莖桿機械強度高于出發植物的轉基因植物，從而使植物的抗倒伏能力、載重能力顯著增加。本發明對于植物產量的增加、植物抗性的增加具有重大價值。
圖1為粳稻中花8 (WT)和突變體bcl5的照片。圖2為BC15基因的圖位克隆示意圖。圖3為恢復野生表型的再生苗(a)、突變體bcl5 (b)和粳稻中花8 (c)的照片。
具體實施例方式以下的實施例便于更好地理解本發明，但并不限定本發明。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的試驗材料，如無特殊說明，均為自常規生化試劑商店購買得到的。以下實施例中的定量試驗，均設置三次重復實驗，結果取平均值。秈稻品種TNl:公眾可以從中國科學院遺傳與發育生物學研究所獲得；參考文獻:Huijuan Liu, Yuchun Rao, Yaolong Yang，Yujia Leng, Lichao Huang, Guangheng Zhang,Jiang Hu，Longbiao Guo,Zhenyu Gao, Li Zhu,Guojun Dong,Jian Liu，Meixian Yah，QianQian,Dali Zeng.Genetic Analysis of Traits Related to Leaf Sheath in Rice(Oryzasativa L.).Rice Genomics and Genetics 2011,2(3):21_30o粳稻品種中花8:公眾可以從中國科學院遺傳與發育生物學研究所獲得；參考文獻:Jiaxin Li ；Hong Yang ；Yunliu Fan.The plants regenerated from protoplasts ofZhonghua 8.Rice Science，1992，I (7):1。實施例中用到的各個培養基的配方見表I。表I各個培養基的配方(mg/L)
權利要求
1.一種蛋白質在調控植物莖桿機械強度中的應用；所述蛋白質是如下(a)或(b): (a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質； (b)將序列I的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物莖桿機械強度相關的由序列I衍生的蛋白質。
2.如權利要求1所述的應用，其特征在于:所述應用為增加植物莖桿機械強度，所述應用是通過如下方法實現的:在植物中導入所述蛋白質的編碼基因并表達所述蛋白質。
3.如權利要求1或2所述的應用，其特征在于:所述蛋白質的編碼基因是如下I)至4)中任一所述的DNA分子: 1)序列表的序列3所不的DNA分子； 2)序列表的序列2所不的DNA分子； 3)在嚴格條件下與I)或2)限定的DNA序列雜交且編碼植物莖桿機械強度相關蛋白的DNA分子； 4)與I)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性且編碼植物莖桿機械強度相關蛋白的DNA分子。
4.如權利要求2或3所述的應用，其特征在于:所述編碼基因通過重組質粒導入所述植物；所述重組質粒為將所 述基因插入質粒PCAMBIA1300的多克隆位點得到的重組質粒。
5.如權利要求1所述的應用，其特征在于:所述應用為減低植物莖桿機械強度，所述應用是通過如下方法實現的:抑制植物中所述蛋白質的編碼基因的表達。
6.一種培育轉基因植物的方法，是將蛋白質的編碼基因導入目的植物中，得到莖桿機械強度高于所述目的植物的轉基因植物；所述蛋白質是如下(a)或(b): (a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質； (b)將序列I的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物莖桿機械強度相關的由序列I衍生的蛋白質。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于:所述蛋白質的編碼基因是如下I)至4)中任一所述的DNA分子: 1)序列表的序列3所不的DNA分子； 2)序列表的序列2所不的DNA分子； 3)在嚴格條件下與I)或2)限定的DNA序列雜交且編碼植物莖桿機械強度相關蛋白的DNA分子； 4)與I)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性且編碼植物莖桿機械強度相關蛋白的DNA分子。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于:所述編碼基因通過重組質粒導入所述目的植物；所述重組質粒為將所述基因插入質粒PCAMBIA1300的多克隆位點得到的重組質粒。
9.如權利要求6至8中任一所述的方法，其特征在于:所述目的植物為單子葉植物或雙子葉植物。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于:所述單子葉植物為水稻。
全文摘要
本發明公開了一種水稻莖稈機械強度控制基因BC15及其應用。本發明提供了一種蛋白質在調控植物莖稈機械強度中的應用；所述蛋白質是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(b)將序列1的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物莖稈機械強度相關的由序列1衍生的蛋白質。本發明發現序列表的序列1所示的蛋白質具有調控植物莖稈機械強度的作用。將本發明所述蛋白質的編碼基因導入植物，可以得到莖稈機械強度高于出發植物的轉基因植物，從而使植物的抗倒伏能力、載重能力顯著增加。本發明對于植物產量的增加、植物抗性的增加具有重大價值。
文檔編號C12N15/84GK103242436SQ20121002736
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月8日 優先權日2012年2月8日
發明者朱禎, 吳斌, 周奕華, 張保才 申請人:中國科學院遺傳與發育生物學研究所