[发明专利]利用CRY1G380R创建植物矮化以及提早开花的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种农业科学技术领域的方法，具体是一种利用植物隐花色素的突变蛋白CRY1^G380R创建植物矮化以及提早开花的方法。 

背景技术

光对植物生长发育以及动物生理都起重要调控作用。太阳光谱中蓝光/A区紫外光、红光、远红光是调控植物生长发育的主要波段。动植物中普遍存在蓝光/A区紫外光光受体CRYPTOCHROME(CRY)，又称为隐花色素。动植物的CRY蛋白都存在一个保守的N端结构域，称为PHR结构域(Photolyase-Related Region)。这些PHR结构域都与古老的DNA光裂解酶(photolyase)家族的同源性很高，属于一个蛋白超家族(photolyase/CRY)，具有非常相似的蛋白序列、三维空间结构、光激活机制。甚至有极少数氨基酸位点存在于原核至真核的各界生物的photolyase/CRY超家族成员中，并且完全保守；其中包括拟南芥CRY1的第380位甘氨酸(G380)，它在水稻OsCRY1b的对应位点为第388位甘氨酸(G388)。 

植物CRY(包括拟南芥CRY1、水稻OsCRY1b)主要参与调控植物的光形态建成和开花时间。黑暗条件下，CRY不具有生理活性，植物幼苗下胚轴伸长迅速且子叶闭合呈钩状弯曲，以利于快速破土见光，称为“暗形态建成”(Skotomorphogenesis)。自然光照条件下，植物CRY受蓝光/A区紫外光激活后介导蓝光信号通路，促进幼苗子叶充分打开并扩展，下胚轴伸长受到抑制，以利于植物机体基因表达、合成色素，进行充分的营养生长，称为“光形态建成”(photomorphogenesis)，为下一步进入生殖生长的开花阶段做准备。目前已有研究证明，利用35S强启动子的转基因技术使植物CRY1光受体蛋白(如拟南芥CRY1或OsCRY1b)在植物中过量表达，能导致植物呈现对蓝光特异性的增强光反应的表型；即仅在蓝光下生长时植株呈现矮化的表型，而在红光、远红光以及黑暗条件下，过量表达CRY1或OsCRY1b的植株其形态建成表型与野生型类似；另外，拟南芥中CRY1只在另一隐花色素CRY2缺失的遗传背景下才表现其促进开花的作用，在野生型中过量表达CRY1光受体蛋白对植物的开花时间的影响比较小。 

经过对现有与植物隐花色素CRY相关的技术的检索发现，只有一种方法能够导致植物呈现组成型的光形态建成的表型，(COP表型，Constitutive Photomorphogenesis)。这一方法是，将拟南芥CRY1、CRY2或水稻CRY1b的C端(分别表示为CCT1、CCT2、OsCCT1b)或其全长蛋白与GUS融合后产生的重组蛋白在植物中过量表达时，导致植株不仅在蓝光下呈现 出增强的光反应的表型，而且在红光、远红光以及黑暗条件下都呈现出相似的超敏感的光反应的表型[Yang，H.Q.，et al.，(2000)The C termini of Arabidopsis cryptochromes mediate a constitutive light response.Cell 103：815-827.Zhang，Y.C.，et al.，(2006)Functional and signaling mechanism analysis of rice CRYPTOCHROME 1.Plant Journal 46：971-983.Sang，Y.，and Li，Q.H.，et al.，(2005)N-terminal domain-mediated homodimerization is required for photoreceptor activity of Arabidopsis CRYPTOCHROME 1.Plant Cell 17：1569-1584.]。 

CRY1的G380以及OsCRY1b的G388在进化中的完全保守性意味着该甘氨酸位点(glycine，G)对于相应CRY的生理功能而言是至关重要的，该G位点突变后很可能导致相应CRY蛋白的生理功能发生明显改变(功能缺失，抑或功能获得)。目前关于该保守G位点突变后怎样影响相应的photolyase/CRY蛋白功能，对生物体会产生怎样的生理影响尚无报导。 

发明内容