[发明专利]控制植物分枝的基因

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及编码参与植物生长和发育激素控制的一种蛋白质的新植物基因。更具体地，本发明涉及编码参与细胞激动素代谢的酶的新基因以及改变植物生长和发育的方法。

技术背景

植物激素水平的调节对于植物生长和发育以及环境适应性很重要。这一调节作用可通过激素合成和/或代谢的调节而实现。

植物具有各种气生结构。决定植物整体结构的特征之一是分枝(shoot-branching)模式，分枝通过在叶腋中形成侧向分生组织而起始。在某些植物物种中侧向分生组织的生长通过初级花柄(primaryfloral shoot)而抑制，这一现象通常称为顶端优势。细胞激动素和植物生长素是在控制这种发育过程中起主要作用的传统植物激素(1)。(参考文献在说明书后面列出)。植物生长素抑制侧芽的长出，而细胞激动素刺激生长。两种激素水平的不平衡导致生长缺陷。除使侧芽免于顶端优势限制之外，细胞激动素还在植物生长和发育中起其它重要作用。这些包括延迟叶衰老，抑制根生长以及与植物生长素一起促进组织培养物中的细胞分化和枝形成(shoot formation)。这一信息大部分来自细胞激动素的外源应用的间接证据以及用编码异戊烯转移酶的细菌细胞激动素生物合成基因IPT转化的植物(2，3)。因此，在植物中细胞激动素的生物合成、代谢、分布、感觉和信号转导的知识还不很清楚。为此，在过去几年中，从拟南芥属中分离了一些细胞激动素相关突变体(4-9)。已采用一些选择方案来选择不同类的突变体，以试图了解细胞激动素调节植物生长和发育的机制。但是，相应基因的分子性质尚不知道，分离的突变体类型主要受选择方案的设计的限制。

发明概述

从一种显示异常分枝模式和发育程序的拟南芥属突变体sps中分离了一个基因称为SPS，该拟南芥属SPS基因的核苷酸序列如SEQID NO：1所示。

已表明SPS编码细胞色素P450，其曾被称为CYP79F1。sps突变体的表型异常和其激素水平的分析表明SPS编码一种参与细胞激动素代谢的酶。因此，在一个方面，本发明涉及一种改变含有SPS基因的植物的生长或发育的方法，该方法包括调节SPS基因的表达。

在另一方面，本发明提供了用与植物活性启动子可操纵连接的SPS基因转化的植物。本发明还包括显示由于SPS基因的抑制导致的升高水平的细胞激动素的新植物。SPS的抑制例如通过用编码与植物活性启动子可操纵相连的SPS反义或核酶的核酸转化植物而实现。本发明实施方案中采用的植物活性启动子可以是植物分子生物学领域技术人员熟知的组成型启动子，诱导型启动子或组织特异性启动子。

CYP79编码序列在不同属和种的植物中广泛保守，因此拟南芥属SPS基因以及具有衍生自其序列的约8或更多个核苷酸的引物和探针可用于制备不同物种植物的分离的SPS基因的方法中。

在权利要求书范围内的本发明的这些和其它方面及优点对于本领域技术人员是明显的。

附图简述

图1示出拟南芥(Arabidopsis thalisana)野生型和sps突变体。

图2示出细胞色素P450基因的位置，以及供体T-DNA和sps等位基因1-5中Ds插入位点。

发明详细描述

通过对称为supershoot(“sps”)的拟南芥属转座子插入突变体的研究而发现SPS基因。sps突变体选自在拟南芥生态型Wassilewskija(Ws)中的基因阱Ds插入品系的集合(10)。

在sps突变体中的表型异常和升高的细胞激动素水平表明突变体在细胞激动素水平调控方面有缺陷。推定Ds元件转座到参与细胞激动素代谢的基因的插入位点，由此激活基因导致细胞激动素累积。