[发明专利]水稻丝氨酸羟甲基转移酶蛋白及其编码基因的功能

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。特别是涉及水稻丝氨酸羟甲基转移酶蛋白及其编码基因的功能。具体地说，本发明涉及一种利用图位克隆技术克隆水稻基因编码丝氨酸羟甲基转移酶1(OsSHM1)基因，以及利用转基因实验鉴定该基因的功能。

背景技术

丝氨酸羟甲基转移酶(Serine Hydroxymethyltransferase，SHMT)是一种5’磷酸吡哆醛(PLP)为辅酶的吡哆醛酶，它在高等植物的一碳代谢和光呼吸中起着非常重要的作用。真核生物中存在两种类型的SHMT，即胞质丝氨酸羟甲基转移酶(Cytosolic Serine Hydroxymethyltransferase，cSHMT)和线粒体丝氨酸羟甲基转移酶(Mitochondrial Serine Hydroxymethyltran sferase，mSHMT)。而原核生物中只有cSHMT。SHMT在植物中的主要功能是在蛋白质和嘌呤的生物合成中提供Gly，并为C1库提供N5，N10-亚甲基四氢叶酸。植物如果缺少SHMT，通常会导致严重的生长延迟。

在拟南芥中已发现7个编码SHMT的基因，与原核生物相比，植物中的SHMT功能发生了分化。研究表明只有SHMT1的表达受到光的诱导，所以很可能只有SHMT1在光呼吸代谢中发挥其生理功能。其中突变体shmt1-1，其SHMT活性只有野生型的15％，既不能将甘氨酸脱羧释放CO₂，也不能将甘氨酸转变为丝氨酸，光呼吸条件下叶片甘氨酸大量积累，含量是野生型的40多倍。在逆境条件下，shmt1突变体表现为对逆境敏感，植株萎黄，叶片坏死等。

目前，对植物丝氨酸羟甲基转移酶基因的功能研究还很不深入，尤其对光呼吸的作用还有很多争论。水稻中，还未见丝氨酸羟甲基转移酶及其基因的相关报道，由于缺少水稻丝氨酸羟甲基转移酶基因的突变体，难以对该基因进行深入的功能研究。本发明人通过长期艰苦的研究，发现了水稻中SHM1的同源蛋白OsSHM1的关键位点，通过突变OsSHM1关键位点获得苗期花斑叶致死突变体，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种水稻苗期花斑叶致死基因OsSHM1，该基因具有SEQ IDNO：1所示的核苷酸序列。

优选地，上述SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列中可以添加、取代，插入或缺失一个或多个核苷酸形成SAL1衍生物，该OsSHM1衍生物与水稻苗期花斑叶致死基因OsSHM1具有相同的功能。优选的，SEQ ID NO：1的第1300位的“C”突变为“T”。

本发明还提供了一种水稻苗期花斑叶致死基因编码的蛋白质，该蛋白质由SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列编码，其具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列。

优选地，上述SEQ ID NO.2的氨基酸序列中可以添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸或其他物种的同源序列，从而生成氨基酸序列的衍生物。优选第434位的丝氨酸发生错义突变，更优选地，丝氨酸错义突变为亮氨酸。

本发明还提供了一种培育植物苗期致死突变的方法，该方法包括用SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列转化植物细胞，再将转化的植物细胞培育成植株，其中植物细胞优选为水稻、大麦、小麦、玉米、高粱或甘蔗细胞，尤其优选为水稻细胞。

本发明还提供了一种培育水稻苗期致死突变的方法，该方法包括用含有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列的质粒转化水稻细胞，再将转化的细胞培育成植株，其中质粒含有上述基因序列SEQ ID NO：1。

本发明还提供了一种培育水稻苗期致死突变的方法，该方法包括用含有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列的表达载体转化水稻细胞，再将转化的细胞培育成植株，其中表达载体含有上述基因序列SEQ ID NO：1。

本发明还提供了一种培育水稻苗期致死突变的方法，该方法包括用含有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列的表达载体转化植物细胞，再将转化的细胞培育成植株，其中表达载体含有上述基因序列SEQ ID NO：1。其中植物细胞优选为水稻、大麦、小麦、玉米、高粱或甘蔗细胞。

本发明还提供了一种宿主细胞，该宿主细胞含有基因序列SEQ ID NO：1或其衍生物。其中宿主细胞可以是大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。