[发明专利]一个调控水稻根生长发育的转录因子基因OsWOX20的克隆及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及一个调控水稻根生长发育的转录因子基因OsWOX20的分离克隆、功能验证和应用。所述的基因与植物根的发育及结构建成有关。

背景技术

根是植物在进化过程中出现的非常重要的营养器官。种子植物的根系统一般由种子根、不定根和侧根组成。种子根是在胚胎发育过程中形成的；不定根和侧根则是在胚后发育过程中通过细胞的分化形成的。植物的根在植物的整个生长发育过程一般有两大主要功能：固定植物；吸收水分和无机盐。整个根系的正确建成及其基本结构的产生是完成这两大功能的重要保证。所以根系的结构、发育程度与植物的生物产量密切相关。

相对于拟南芥而言，单子叶植物(禾本科植物)除了具有种子根、侧根外还可以产生数量很多的冠状根。目前在水稻中已经分离和鉴定了几个与根发育相关的突变体和基因，这些基因或突变体不同程度地影响种子根(SR)、侧根(LR)和冠状根(CR)的发育。最早报道的QHB基因是一个WUS-type homeobox的转录因子，其超量表达后没有CR的形成(Noriko Kamiya et al.，Isolation and characterization of a riceWUSCHEL-type homeobox gene that is specifically expressed in the central cells of a quiescent center in the rootapical meristem.The Plant Journal.2003，35，429-441)；Crll编码植物特有的ASYMMETRICLEAVES2/LATERAL ORGAN BOUNDARIES家族的蛋白，该突变体根的表型与过量auxin产生的表型一致：LR数量减少，根向重力性消失(Yoshiaki Inukai et al.，Crown rootless1，Which Is Essential for Crown RootFormation in Rice，Is a Target of an AUXIN RESPONSE FACTOR in Auxin Signaling，The Plant Cell.2005，17，1387-1396)；ARL是一个参与细胞脱分化的生长素应答因子，它通过促进中柱鞘细胞分裂的起始而参与不定根的产生(Hongjia Liu et al.，ARL1，a LOB-domain protein required for adventitious root formation in rice。The Plant Journal(2005)43，47-56)；OsAGAP编码水稻中的一种ADP-核糖基化因子(ARF)GTPase的激活蛋白，它可以破坏生长素的极性运输，从而影响初生根和侧根的发育(Xiaolei Zhuang etal.，Over-expression of OsAGAP，an ARF-GAP，interferes with auxin influx，vesicle traffi cking and rootdevelopment.The Plant Journal，2006)；依赖Trp的生长素合成途径中的YUCCA家族的YUCCA1基因通过影响生长素的合成来影响水稻根的发育(Yuko Yamamoto et al.，Auxin Biosynthesis by the YUCCA Genes in Rice.Plant Physiology，March 2007，Vol.143，pp.1362-1371)；OsPID正向调节PIN生长素的输出载体，影响生长素分布，其超量表达可以推迟不定根的发育，使根失去向重力性(Yutaka Morita and JunkoKyozuka，Characterization of OsPID，the Rice Ortholog of PINOID，and its Possible Involvement in the Control ofPolar Auxin Transport.Plant Cell Physiol.48(3)：540-549，2007)。

从以上的研究结果可知植物根的生长发育与生长素的合成、运输和分布密切相关，已报导的基因只影响水稻根发育的一个方面。本发明找到了一个来源于水稻，同时调控水稻SR，CR，LR数量和伸长等多方面的转录因子基因，该基因超量表达后能影响内源生长素的含量、极性运输和分布，从而引起植物体内与生长素代谢相关的一系列基因表达的改变，并最终引转基因植株地下产生多根和异位根的表达。

发明内容