[发明专利]一种水稻根系长度相关蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及水稻的蛋白和基因，具体涉及一种水稻根系长度相关蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

根系是植物从土壤中吸收水分和氮、磷、钾等各种养分的主要器官。根系能合成氨基酸、植物激素等生物活性物质，如IAA、ABA、乙酰胆碱等，这些物质除了参与根系发育外，还能调节地上部的生长和发育。此外，根系所具有的分泌有机酸、酶、生物碱等物质的能力，影响其对土壤中的矿物质的吸收和根际微生物的种类和数量。而根系的长度是根构型的一个重要指标，根系长度影响了许多重要的性状，如养分吸收、抗倒伏性、抗旱性和产量等。

β-1，4-葡聚糖内切酶(β-1，4-endoglucanase，EGase)属于糖苷键水解酶(GlycosideHydrolases，GH)大类的第九家族(GH9)的A亚类，最早归为纤维素酶，其主要作用是水解可溶性纤维素衍生物内的糖苷键(Molhoj，2001；Urbanowicz et al.，2007)。β-1，4-葡聚糖内切酶在植物的生长发育中有重要作用，能影响拟南芥下胚轴的细胞壁的形成与细胞的伸长(Nicol et al.，1998)；与拟南芥细胞的伸长和细胞壁纤维素的合成相关，并与温度相关(Sato S，2001)，在水稻中，与节间细胞伸长和细胞壁纤维素的合成相关(Zhouet al.，2006)。KSR1在水稻中的克隆，将有助于阐明葡聚糖内切酶在水稻根系伸长方面的作用，在水稻根系育种中具有一定的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水稻根系长度相关蛋白及其编码基因与应用，该蛋白属β-1，4-葡聚糖内切酶，在氨基酸取代或缺失等情况下，能抑制水稻根系的伸长，使水稻出现短根现象，可以为水稻的根系改良和杂交育种或转基因植物的开发创造了条件。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供一种水稻根系长度相关蛋白，命名为KSR1，来源于水稻，KSR1是如下a)或b)的蛋白：

a)由序列表中SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

b)在序列表SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且与水稻根系长度相关的由a)衍生的蛋白质。

SEQ ID NO：2氨基酸序列由623个氨基酸残基组成，属于β-1，4葡聚糖内切酶家族，与根系长度相关。

上述b)中的KSR1可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述b)中的KSR1的编码基因可通过将序列表中SEQ ID NO：1所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变。

编码所述KSR1的基因也属于本发明的保护范围。

KSR1基因具体可分为1)或2)或3)的基因：

1)其核苷酸序列是序列表中SEQ ID NO：1所示的DNA分子；

2)在严格条件下可与序列表SEQ ID NO：1限定的DNA序列杂交且编码上述与根系长度相关蛋白的DNA分子；

3)与1)的基因有90％以上的同源性，且编码上述与根系长度相关蛋白的DNA分子。

SEQ ID NO：1序列由1872个碱基组成，自5端第1-3位为起始密码子，编码具有序列表中SEQ ID NO：2所示的氨基酸残基序列的蛋白质；该氨基酸序列为β-1，4葡聚糖内切酶类，具有四个外显子和三个内含子。若基因的碱基序列的1591bp位的鸟嘌呤(G)被胸腺嘧啶(T)取代，编码的氨基酸残基序列的531位甘氨酸(Gly)突变为色氨酸(Trp)；若1546bp位的鸟嘌呤被胸腺嘧啶取代，编码的β-1，4-葡聚糖内切酶的516位甘氨酸(Gly)突变为精氨酸(Arg)，若178bp位腺嘌呤被胸腺嘧啶取代，导致蛋白质合成的提前终止。

含有KSR1基因的重组载体、转基因细胞系和重组菌也属于本发明的保护范围。