[发明专利]组蛋白乙酰化酶基因OsELP3作为调控水稻开花期的应用

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开花时期的组蛋白乙酰化酶基因OsELP3(Elongation Protein 3)的分离克隆、功能验证和应用。所述的基因与植物的开花时期有关。

背景技术

高等植物从种子萌发到再结出新种子这一完整的生命周期可分为营养生长和生殖生长两个阶段，其中由营养生长向生殖生长转换的过程称为成花诱导。这一过程受到植物自身遗传因子和外界环境两方面因素的影响。不同的高等植物其成花诱导过程有一定的相似性和规律性：植物经过一定时期的营养生长达到花熟状态，其内部的成花物质就感受到外界环境，如光照、温度、湿度等的刺激，诱导下游开花基因的表达，从而促使顶端分生组织分化成花。因此，开花是植物由营养生长到生殖生长的转变，在植物的整个发育过程中起到了非常重要的作用。

近年来随着模式植物拟南芥基因组研究的深入，其开花作用机理的研究取得了显著进展，控制拟南芥成花诱导过程的主要通路已经基本探明。总体来讲，拟南芥的开花诱导受四种途径的控制：光周期途径、春化途径、GA(赤霉素)途径和自主途径(Yanovsky MJ，Kay SA.Living by the calendar：how plants know whento flower.Nat Rev Mol Cell Biol，2003，4(4)：265-276.)。

光周期现象指生长在地球上不同地区的植物在长期适应环境过程中对日照长度的周期性变化表现出反应的现象。根据对不同日照长度的反应可把植物分为长日植物、短日植物和日中性植物。拟南芥就是一种典型的长日植物，即日照长度只有长于某一临界时长时才能诱导植物开花。在近些年的研究中，逐步发现了一批光周期开花途径中的关键基因，如constans(co)(Putterill et al.， The CONSTANS gene of Arabidopsispromotes flowering and encodes a protein showing similarities to

表观遗传现象的遗传基础在于染色质结构的变化对基因表达的影响。一般来讲，染色质结构的改变依赖于两类酶活性，一类是ATP水解酶活性，它可以对染色质进行重塑(Vignali M et al.，ATP-DependentChromatin-Remodeling Complexes.Mol and Cell Biol，2000，20(6)：1899-1910.)；另一类是一系列能对组蛋白尾部特定残基进行共价修饰的酶类(Meyer P，Chromatin Remodelling.Curr.Opin.Plant.Biol.2001，4：457-462)。组蛋白氨基末端的乙酰化和去乙酰化是基因活化和抑制过程中的主要调控机制。组蛋白乙酰化修饰能为相关调控蛋白提供其在组蛋白上的附着位点，改变染色质结构和活性。组蛋白乙酰转移酶(HAT)通常作为多亚基辅激活物复合体的一部分，催化组蛋白乙酰化，能选择性地使某些染色质区域的结构从紧密变得松散，开放某些基因的转录，增强其表达水平。

随着成花通路的探明，植物的开花机理渐趋清晰。但是在染色质修饰水平上，植物的开花时期是如何控制的，现在仍然不是很清楚。本发明找到了一个能在组蛋白修饰水平上调控植物开花时期的基因，进一步完善了植物成花机理及表观遗传现象的内容。

经检索，在NCBI数据库中利用乙酰转移酶结构域(HAT Domain)比对搜索水稻蛋白序列发现一个组蛋白乙酰化酶OsELP3(Elongation Protein 3)，其全长cDNA登陆号为AK122179，基因ID号为4336205。(见表一)关于此基因在水稻中的功能还不清楚。

发明内容

本发明的目的在于通过克隆一种组蛋白乙酰转移酶基因，进行功能验证，通过遗传转化水稻本身，使该基因能够调控水稻植株的开花时期的应用。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明从水稻中分离得到一个能够调控水稻开花时期的组蛋白乙酰转移酶基因OsELP3，它的编码基因如序列表SEQ ID NO：1所示。序列全长为1722个碱基，编码573个氨基酸。

经验证，所述的基因OsELP3与水稻开花时期有关。将该基因的完整翻译区(Coding sequence)与玉米泛素启动子(Ubiquitin)结合后直接转入水稻，转基因植株花期明显比野生型对照植株提前；转入RNAi抑制片段的植株花期明显比野生型对照植株延迟。通过分析发现OsELP3基因通过组蛋白修饰手段参与了Hd3a、Hd1、OsGI等一些开花基因的表达调控。