本發(fā)明涉及生物中通過la6基因在調(diào)控水稻分蘗角度中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、植物株型通常是指植物體各組織的形態(tài)特性以及它們的三維立體結(jié)構(gòu)，即在空間上的排布方式。植物地上部的株型包括分枝模式、葉和花器官的大小、形狀以及著生位置等，

2、分蘗角度是指側(cè)生分蘗與主莖間的夾角，反映了植株的松散程度，是決定栽培密度和群體光合效率的重要因素。水稻不同品種間存在不同的分蘗角度，如野生稻多呈匍匐生長，普通栽培稻總體趨于直立生長，其中秈稻品種多表現(xiàn)為分蘗角度較大，植株松散，粳稻品種多表現(xiàn)為分蘗角度較小，植株緊湊。此外，同一水稻品種，分蘗角度在整個生長周期中也處于一個動態(tài)變化的過程，可分為兩個階段，即前期的散生階段和后期的緊湊階段，水稻自播種至60天的前期階段中，分蘗角度不斷增大，而在60天后的生長階段中，分蘗角度開始逐漸減小，并在100天時達(dá)到最小。這種分蘗角度在整個生長周期中的動態(tài)變化對水稻產(chǎn)量的提高有重要的意義。前期分蘗散生減少了葉片間的遮蔽，迅速建立了較大的截光面積，為后期分蘗的生長占據(jù)了較大空間，同時也有利于抑制雜草生長，提高抗草害能力；后期分蘗逐漸緊湊，可有效改善成熟植株間的透光通風(fēng)，從而提高光合效率以及減少染病率，并且成熟期較緊湊的株型有利于生產(chǎn)上的機(jī)械化收割。因此，合理的分蘗角度能直接影響水稻群體的光合效率、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等，對水稻生產(chǎn)十分重要。

3、因而，解析水稻分蘗角度的調(diào)控機(jī)制對培育具有理想株型的高產(chǎn)水稻具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。雖然目前已經(jīng)克隆和鑒定了多個調(diào)控水稻分蘗角度的基因，但關(guān)于水稻分蘗角度的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍知之甚少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何調(diào)控水稻分蘗角度從而獲得理想株型，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量。

2、為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了通過提高水稻中l(wèi)a6基因的表達(dá)減少水稻分蘗角度和/或提高水稻株高和/或提高水稻產(chǎn)量的方法，所述la6基因?yàn)榫幋ala6蛋白的基因，所述la6蛋白是如下a1、a2或a3的蛋白質(zhì)：

3、a1、氨基酸序列是序列表中seq?id?no.2的蛋白質(zhì)；

4、a2、將序列表中seq?id?no.2所示的氨基酸序列經(jīng)過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加得到的與a1所示的蛋白質(zhì)具有80％以上的同一性且功能類似的蛋白質(zhì)；

5、a3、在a1或a2的n末端或/和c末端連接蛋白標(biāo)簽得到的融合蛋白質(zhì)。

6、上述方法中，序列表中的seq?id?no.2由601個氨基酸殘基組成。

7、上述方法中，同一性是指氨基酸序列的同一性?？墒褂脟H互聯(lián)網(wǎng)上的同源性檢索站點(diǎn)測定氨基酸序列的同一性，如ncbi主頁網(wǎng)站的blast網(wǎng)頁。例如，可在高級blast2.1中，通過使用blastp作為程序，將expect值設(shè)置為10，將所有filter設(shè)置為off，使用blosum62作為matrix，將gap?existence?cost，per?residue?gap?cost和lambda?ratio分別設(shè)置為11，1和0.85(缺省值)并進(jìn)行檢索一對氨基酸序列的同一性進(jìn)行計算，然后即可獲得同一性的值(％)。

8、上述方法中，所述80％以上的同一性可為至少81％、85％、90％、91％、92％、95％、96％、98％、99％或100％的同一性。

9、上述方法中，所述la6蛋白可來源于水稻。

10、上述方法中，所述la6基因具體可為編碼鏈的編碼序列是序列表中seq?id?no.1的核酸分子。

11、上述方法中，包括將所述的la6基因?qū)胧荏w水稻中，得到分蘗角度變小的水稻和/或株高提高的水稻和/或產(chǎn)量提高的水稻的步驟；所述分蘗角度變小的水稻的分蘗角度小于所述受體水稻的分蘗角度；所述株高提高的水稻的株高高于所述受體水稻的株高；產(chǎn)量提高的水稻的產(chǎn)量高于所述受體水稻的產(chǎn)量。

12、上述方法中，其中所述的la6基因可先進(jìn)行如下修飾，再導(dǎo)入受體水稻中，以達(dá)到更好的表達(dá)效果：

13、1)修飾鄰近起始甲硫氨酸的基因序列，以使翻譯有效起始；例如，利用在植物中已知的有效的序列進(jìn)行修飾；

14、2)與各種植物表達(dá)的啟動子連接，以利于其在植物中的表達(dá)；所述啟動子可包括組成型、誘導(dǎo)型、時序調(diào)節(jié)、發(fā)育調(diào)節(jié)、化學(xué)調(diào)節(jié)、組織優(yōu)選和組織特異性啟動子；啟動子的選擇將隨著表達(dá)時間和空間需要而變化，而且也取決于靶物種；例如組織或器官的特異性表達(dá)啟動子，根據(jù)需要受體在發(fā)育的什么時期而定；盡管證明了來源于雙子葉植物的許多啟動子在單子葉植物中是可起作用的，反之亦然，但是理想地，選擇雙子葉植物啟動子用于雙子葉植物中的表達(dá)，單子葉植物的啟動子用于單子葉植物中的表達(dá)；本發(fā)明的一個實(shí)施例中采用啟動子35s驅(qū)動la6基因；

15、3)與適合的轉(zhuǎn)錄終止子連接，也可以提高本發(fā)明基因的表達(dá)效率；例如來源于camv的tml，來源于rbcs的e9；任何已知在植物中起作用的可得到的終止子都可以與本發(fā)明基因進(jìn)行連接；

16、4)引入增強(qiáng)子序列，如內(nèi)含子序列(例如來源于adhl和bronzel)和病毒前導(dǎo)序列(例如來源于tmv,mcmv和amv)。

17、所述la6基因可通過使用ti質(zhì)粒，植物病毒栽體，直接dna轉(zhuǎn)化，微注射，電穿孔等常規(guī)生物技術(shù)方法導(dǎo)入植物細(xì)胞(weissbach,1998，method?for?plant?molecularbiology?viii,academy?press,new?york,pp.411-463；geiserson?and?corey,1998,plantmolecular?biology(2nd?edition)。

18、上述方法中，所述分蘗角度變小的水稻和/或株高提高的水稻和/或產(chǎn)量提高的水稻可為轉(zhuǎn)基因水稻，也可為通過雜交等常規(guī)育種技術(shù)獲得的水稻。

19、本發(fā)明還提供蛋白質(zhì)，為所述la6蛋白。

20、本發(fā)明還提供與所述la6蛋白相關(guān)的生物材料也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

21、本發(fā)明所提供的與所述la6蛋白相關(guān)的生物材料，為下述b1至b5中的任一種：

22、b1、編碼la6蛋白的核酸分子；

23、b2、含有b1所述核酸分子的表達(dá)盒；

24、b3、含有b1所述核酸分子的重組載體、或含有b2所述表達(dá)盒的重組載體；

25、b4、含有b1所述核酸分子的重組微生物、或含有b2所述表達(dá)盒的重組微生物、或含有b3所述重組載體的重組微生物；

26、b5、含有b1所述核酸分子的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系、或含有b2所述表達(dá)盒的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系、或含有b3所述重組載體的轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系。

27、其中，所述核酸分子可以是dna，如cdna、基因組dna或重組dna；所述核酸分子也可以是rna，如mrna或hnrna等。

28、上述生物材料中，b1所述核酸分子為所述la6基因，具體可為編碼鏈的編碼序列是序列表中seq?id?no.1的核酸分子。

29、上述生物材料中，b2所述的表達(dá)盒(la6基因表達(dá)盒)，是指能夠在宿主細(xì)胞中表達(dá)所述la6基因的dna，該dna不但可包括啟動所述la6基因轉(zhuǎn)錄的啟動子，還可包括終止所述la6基因轉(zhuǎn)錄的終止子。進(jìn)一步，所述表達(dá)盒還可包括增強(qiáng)子序列?？捎糜诒景l(fā)明的啟動子包括但不限于：組成型啟動子，組織、器官和發(fā)育特異的啟動子，和誘導(dǎo)型啟動子。啟動子的例子包括但不限于：花椰菜花葉病毒的組成型啟動子35s；來自西紅柿的創(chuàng)傷誘導(dǎo)型啟動子，亮氨酸氨基肽酶("lap",chao等人(1999)plant?physiology?120:979-992)；來自煙草的化學(xué)誘導(dǎo)型啟動子，發(fā)病機(jī)理相關(guān)1(pr1)(由水楊酸和bth(苯并噻二唑-7-硫代羥酸s-甲酯)誘導(dǎo))；西紅柿蛋白酶抑制劑ii啟動子(pin2)或lap啟動子(均可用茉莉酮酸曱酯誘導(dǎo))；熱休克啟動子(美國專利5，187，267)；四環(huán)素誘導(dǎo)型啟動子(美國專利5，057,422)；種子特異性啟動子，如谷子種子特異性啟動子pf128(cn101063139b(中國專利2007?10099169.7))，種子貯存蛋白質(zhì)特異的啟動子(例如，菜豆球蛋白、napin,oleosin和大豆beta?conglycin的啟動子(beachy等人(1985)embo?j.4:3047-3053))。它們可單獨(dú)使用或與其它的植物啟動子結(jié)合使用。此處引用的所有參考文獻(xiàn)均全文引用。合適的轉(zhuǎn)錄終止子包括但不限于：農(nóng)桿菌胭脂堿合成酶終止子(nos終止子)、花椰菜花葉病毒camv?35s終止子、tml終止子、豌豆rbcs?e9終止子和胭脂氨酸和章魚氨酸合酶終止子(參見，例如：odell等人(i985)nature?313:810；rosenberg等人(1987)gene,56:125；guerineau等人(1991)mol.gen.genet,262:141；proudfoot(1991)cell,64:671；sanfacon等人genes?dev.,5:141；mogen等人(1990)plant?cell,2:1261；munroe等人(1990)gene,91:151；ballad等人(1989)nucleic?acids?res.17:7891；joshi等人(1987)nucleic?acid?res.,15:9627)。

30、可用現(xiàn)有的植物表達(dá)載體構(gòu)建含有所述la6基因表達(dá)盒的重組表達(dá)載體。所述植物表達(dá)載體包括雙元農(nóng)桿菌載體和可用于植物微彈轟擊的載體等。如ptck303、pahc25、pwmb123、pbin438、pcambia1302、pcambia2301、pcambia1301、pcambia1300、pbi121、pcambia1391-xa或pcambia1391-xb(cambia公司)等。所述植物表達(dá)載體還可包含外源基因的3’端非翻譯區(qū)域，即包含聚腺苷酸信號和任何其它參與mrna加工或基因表達(dá)的dna片段。所述聚腺苷酸信號可引導(dǎo)聚腺苷酸加入到mrna前體的3’端，如農(nóng)桿菌冠癭瘤誘導(dǎo)(ti)質(zhì)粒基因(如胭脂堿合成酶基因nos)、植物基因(如大豆貯存蛋白基因)3’端轉(zhuǎn)錄的非翻譯區(qū)均具有類似功能。使用本發(fā)明的基因構(gòu)建植物表達(dá)載體時，還可使用增強(qiáng)子，包括翻譯增強(qiáng)子或轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子，這些增強(qiáng)子區(qū)域可以是atg起始密碼子或鄰接區(qū)域起始密碼子等，但必需與編碼序列的閱讀框相同，以保證整個序列的正確翻譯。所述翻譯控制信號和起始密碼子的來源是廣泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻譯起始區(qū)域可以來自轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域或結(jié)構(gòu)基因。為了便于對轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞或植物進(jìn)行鑒定及篩選，可對所用植物表達(dá)載體進(jìn)行加工，如加入可在植物中表達(dá)的編碼可產(chǎn)生顏色變化的酶或發(fā)光化合物的基因(gfp基因、gus基因、螢光素酶基因等)、抗生素的標(biāo)記基因(如賦予對卡那霉素和相關(guān)抗生素抗性的nptii基因，賦予對除草劑膦絲菌素抗性的bar基因，賦予對抗生素潮霉素抗性的hpt基因、hph基因，和賦予對methatrexate抗性的dhfr基因，賦予對草甘磷抗性的epsps基因)或是抗化學(xué)試劑標(biāo)記基因等(如抗除莠劑基因)、提供代謝甘露糖能力的甘露糖-6-磷酸異構(gòu)酶基因。從轉(zhuǎn)基因植物的安全性考慮，可不加任何選擇性標(biāo)記基因，直接以逆境篩選轉(zhuǎn)化植株。

31、上述生物材料中，所述重組微生物具體可為酵母，細(xì)菌，藻和真菌。

32、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了調(diào)控水稻分蘗角度和/或提高水稻產(chǎn)量和/或提高水稻株高的植物試劑，所述植物試劑的活性成分為促進(jìn)或提高所述la6基因、提高所述la6蛋白的豐度的物質(zhì)。所述物質(zhì)可包含所述la6蛋白和/或所述生物材料。

33、上述植物試劑的活性成分還可含有其他生物成分或/和非生物成分，上述植物試劑的其他活性成分本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)促進(jìn)調(diào)控水稻分蘗角度和/或提高水稻產(chǎn)量和/或提高水稻株高的效果確定。

34、本發(fā)明還保護(hù)所述方法，或所述la6蛋白，或所述生物材料在水稻育種或水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用。

35、本發(fā)明還保護(hù)所述的植物試劑在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用。

36、本發(fā)明克隆了一個新的參與調(diào)控水稻分蘗角度的基因la6，揭示了la6能通過調(diào)節(jié)水稻地上部分重力反應(yīng)參與控制水稻分蘗角度的建成。