[发明专利]合成型转录因子VP64- Os01g63510的应用

说明书

技术领域

本发明属于遗传工程领域，具体地，涉及水稻转录因子Os01g63510基因的应用及合成型转录因子VP64-Os01g63510的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是我国和全世界重要的粮食作物，世界1/2以上人口以水稻为主食。粮食安全问题一直是全世界关注的问题，所以水稻的产量性状一直以来都很受科学家们的关注，而水稻籽粒大小则是影响产量的主要因素之一。同时水稻作为农作物的功能基因研究的模式植物，与其相关的遗传学和分子生物学研究一直倍受研究者的重视，水稻籽粒的生长发育是一个有次序的、选择性的基因表达过程，转录因子在基因的精确调控中起到了关键性的作用。

有关籽粒大小性状的分子遗传调控机制科学家们已经有一些研究进展，通过QTL已定位了一些籽粒大小相关基因，GS3编码一个膜蛋白，是籽粒大小和器官大小的负调控因子。张启发等研究发现GS5编码一个调节籽粒大小的丝氨酸羧肽酶，是控制籽粒大小的正调节因子，过表达GS5可产生较大籽粒。转录因子在调控籽粒大小方面起着非常重要的作用，OsWRKY78可以调节水稻茎的伸长和种子的发育，OsWRKY78突变体可以使茎杆变矮化影响籽粒发育；螺旋-环-螺旋蛋白(bHLH)类转录因子能通过调控外稃和内稃细胞的长度影响谷粒的大小。PGL1（碱性螺旋-环-螺旋蛋白(bHLH）异源二聚体作为结合DNA的bHLH的抑制子过表达后可增加籽粒长度和重量。虽然以上很多转录因子家族参与了水稻籽粒大小调控，但是还没有发现WUSCHEL家族转录因子在调控籽粒大小方面的研究。

WUSCHEL-related homebox（WOX）基因是植物特有的转录因子，在被子植物和裸子植物分化之前人们从拟南芥中克隆并预测了起结构后，其他物种的WOX基因相继被克隆研究(Nardmann et al.,2009)。WOX5是第一个被确定WUSCHEL转录因子，在根茎顶端分生表达调控胚胎肝细胞的再生与分化(Mayer et al.,1998)。在胚胎发育早期WOX8、WOX9和WOX2以及其它相关元件都有动态表达共同8细胞胚胎的极性分化区域形(Haecker et al.,2004)。在玉米中WUS相应的同源基因也被发现，而且在开花植物中功能相对保守。WUX5可以明显的影响顶端分生组织的分化导致不正常胚胎发育。此外还有相关研究表明WUS基因与叶片近轴端和远轴端的极性分化有关，WUS转录因子在中间层影响叶片的源输出，主要有WUS1亚家族和PRESSED FLOWER（PRS）/WOX3亚家族，而且WOX1在叶片近轴远轴交接处表达量高(Matsumoto and Okada,2001)。WOX4在原基形成层和新生组织干细胞调控干细胞再生，但是WOX4不能抑制木质部的分化，而且在CLE/TDIF-PXY/TDR信号的下游还有其它的因子参与抑制细胞的分化(Hirakawa et al.,2010)。同时WOX基因在抗旱小麦中可以促进根系统发育提高水分的吸收率使其在缺水的条件下很好的生长(Wasson et al.,2012)。综上所述，WUS家族转录因子在植物生长发育的很多方面都起着很重要的作用，但是本发明首次发现水稻WUS家族转录因子可以调控籽粒大小。

本发明就是通过构建组成型表达VP64-Os01g63510融合蛋白发现WOX基因可以调控籽粒大小。VP64是4个VP16功能域基序融合在一起组成的，是一类增强子。VP16最早在动物病毒基因中发现，现在已被广泛的应用到植物中主要用于植物基因的转录控制的研究中，因转录因子在其体内其作用大体上可以分成两种：一种为转录增强子，另一种为转录抑制子。当转录因子和VP16功能域基序融合之后，它就会增强转录因子的功能，在转基因植株中就会出现更明显的表型变化。

发明内容

本发明的目的在于提供水稻转录因子Os01g63510基因的应用以及合成型转录因子VP64-Os01g63510的应用。