水稻不定根控制基因ARLR1及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103045555A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103045555A(43)申请公布日2013.04.17(21)申请号201210527558.6(22)申请日2012.12.05(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人毛传澡吴平刘绍军任美燕马孝霞吴运荣(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公司33212代理人金祺(51)Int.Cl.C12N9/12(2006.01)C12N15/54(2006.01)C12N15/84(2006.01)A01H5/00(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书99页页C12N5/10(2006.01)序列表序列表33页页附图附图33页页(54)发明名称水稻不定根控制基因ARLR1及其应用(57)摘要本发明公开了一种水稻不定根控制基因ARLR1编码的蛋白质，为SEQIDNO：2所示的氨基酸序列。本发明还同时公开了编码上述蛋白质的基因，该基因的核苷酸序列与SEQIDNO：1所示的序列一致。本发明还同时公开了一种对水稻植株进行不定根发生能力改造的方法，包括用上述基因转化水稻细胞，将转化的水稻细胞培育成植株。本发明是首次发现AGC家族基因ARLR1具有控制水稻不定根发育的功能，且ARLR1是ARL1的下游基因。由于不定根的正常发生发育对维持须根系植物生长发育以及高产稳产是必不可少的，因此在分子育种中存在较大的应用潜力。CN10345ACN103045555A权利要求书1/1页1.水稻不定根控制基因ARLR1编码的蛋白质，其特征是：为SEQIDNO：2所示的氨基酸序列。2.一种编码如权利要求1所述蛋白质的基因，其特征在于，该基因的核苷酸序列与SEQIDNO：1所示的序列一致。3.权利要求2所述的基因及在其核苷酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个核苷酸生成的等位基因和衍生物在构建转基因植物中的用途。4.一种转基因植物细胞，其特征在于：包含权利要求2所述的基因及在其核苷酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个核苷酸生成的等位基因和衍生物。5.一种对水稻植株进行不定根发生能力改造的方法，其特征是：包括用权利要求2所述的基因转化水稻细胞，将转化的水稻细胞培育成植株。2CN103045555A说明书1/9页水稻不定根控制基因ARLR1及其应用技术领域[0001]本发明属于植物基因工程领域。具体的说，本发明涉及一种反向遗传学途径克隆的水稻ARLR1(Adventitiousrootless1recovery1)基因，以及转基因回复及RNAi技术实验鉴定该基因；还涉及利用该基因物调控水稻不定根发生能力从而调节水稻的根系结构提高农作物的产量。背景技术[0002]根系是植物锚定和从土壤中吸收水分和养分的重要器官。植物根系主要可分为直根系和须根系。须根系植物根系由种子根、不定根以及侧根组成，不定根是须根系植物根系最重要的组成部分。水稻是全球主要的粮食作物之一，也是须根系植物的模式植物。[0003]不定根为胚后发育的器官，在水稻的茎节位产生。正常情况下，水稻的各个节位都有不定根原基发生，但一般只在基部节位的不定根原基才能发育并突破表皮形成不定根。[0004]水稻不定根原基起始于根茎结合部邻近维管束的中柱鞘最内层的分生细胞。根据Itoh等（2005）的报道，水稻不定根的发生发育过程可以分为以下7个阶段：不定根原基起始细胞形成；不定根原基起始细胞变大形成表皮-内皮层起始细胞、中央维管束起始细胞及根冠起始细胞；表皮-内皮层起始细胞分化生成表皮和内皮层；内皮层细胞分化产生皮层细胞；产生根冠柱，不定根的基本结构建成；中柱基部细胞开始伸长，皮层细胞开始空泡化；不定根原基最后突破茎表皮成为成熟的不定根。[0005]分子水平的研究远不及组织形态学的研究，到目前为止，虽然有几个基因报道影响不定根的发生发育，但相关信息还比较比较零碎。CRL1/ARL1和CRL4/GNOM1的突变都在不定根原基起始阶段产生缺陷，这两个突变体分别与生长素的信号和转运相关（Inukaietal.,2005;Liuetal.,2005;Kitomietal.,2008;Liuetal.,2009）。另外内源生长素IAA3增强表达及IAA23的功能获得性突变体也影响不定根发生(Nakamuraetal.,2006;Nietal.,2011)。WOX11和CRL5的突变导致不定根原基大量减少，这两个突变体参与生长素和细胞分裂素信号，并且在不定根发育过程中分别调控RR2和RR1基因的表达（Zhaoetal.,2009）。[0006]所涉及的参考文献具体如下：[0007]Inukai,Y.,Sakamoto,T.,Ueguchi-Tanaka,M.