[发明专利]小麦生长素合成基因TaYUCCA1序列及其应用和植物表达载体

说明书

技术领域

本发明涉及一种来源于小麦(Triticum aestivum L.)的新型生长素合成基因TaYUCCA1的序列、含有这个基因的载体和利用这个基因改变植物株型的方法，属于分子生物学和生物技术领域。

背景技术

高等植物株型形成，包括植物整个生长发育过程中与植株形态相关器官的发生，尤其是指分枝、叶片和花器官的形成、形状与着生位置等。生长素和细胞分裂素等植物激素是调控高等植物株型的重要因素(Wang and Li，2008)。小麦、水稻等农作物的育种目标是要“构想”出优质超高产的理想株型。YUCCA基因编码类黄素单加氧酶(flavin monooxygenase-like enzyme，FMO)，该酶催化色胺转化为羟基色胺，是植物依赖于色氨酸的生长素IAA(indole-3-acetic acid)合成途径中的限速酶，它的过量表达可导致生长素的过量合成(Zhao et al.，2001)。Zhao等(2001)分离的拟南芥生长素合成显性突变体yucca表现出顶端优势增强、下胚轴和叶柄伸长、子叶着生偏上及叶片细长等形态特征。突变体中YUCCA1基因表达升高，气谱-质谱(GC-MS)联用分析表明突变体植株游离态IAA含量相应地升高。在YUCCA基因家族中，YUCCA2、YUCCA4和YUCCA6与YUCCA1同源性较高，过量表达YUCCA2、YUCCA4或YUCCA6的转基因植物表型与yucca1(35S::YUCCA1)类似，而单基因功能缺失突变体均未表现出发育异常。在yuc1yuc4、yuc2yuc6双突变体、所有的三突变体以及四突变体中均出现严重的发育缺陷，表现为顶端优势丧失、株高下降、叶片扭曲、育性下降、花器官和维管束发育异常，四突变体表型尤为明显。结果表明YUCCA基因功能丧失带来生长素合成下降，从而对植物株型发育产生重要影响(Cheng et al.，2006)。

YUCCA基因家族的直接同源体在众多物种上都有发现。拟南芥基因组中，YUCCA家族包括11个成员(Zhao et al.，2001；Cheng et al.，2006)。在水稻基因组中鉴定出7个OsYUCCA基因(OsYUCCA1-7)，其中OsYUCCA1主要在茎尖生长点部位表达，对水稻生长素IAA的合成起主要作用(Yamamoto et al.，2007)。Gallavotti et al.(2008)克隆到玉米YUCCA类基因spil，该基因的缺失可以出现明显的表型异常，导致玉米雄穗分枝少、雌穗小、籽粒少。不同物种的YUCCA基因功能的缺失，都可产生分枝、叶发育、花发育等的变异。

小麦是世界上重要粮食作物之一，人口的增长迫切需要通过小麦改良来提高产量。小麦育种的主攻目标是培育出优质超高产的理想株型。目前尚无小麦生长素合成基因的报道。

该基因以及其转基因策略的应用，对于培育更加合理株型的优良小麦品种具有重要的理论和实践意义。对于调节其他植物的株型也具有重要的现实意义。

经检索，国内外文献和专利中尚没有关于该小麦生长素合成基因TaYUCCA1的报道。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种小麦生长素合成基因TaYUCCA1，同时提供一种该基因在获得株型改变的转基因拟南芥中的应用，并应用于生产其它具有明显株型改变的转基因植物。

本发明提供的核苷酸序列及氨基酸序列来自小麦。

本发明根据拟南芥(YUCCA1-11)、水稻(OsYUCCA1-7)和小麦的EST序列设计引物，利用聚合酶链式反应(PCR)、反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)、基因克隆等技术，从小麦(Triticum aestivum L.)中分离出编码合成生长素的TaYUCCA1基因序列，其基因核苷酸序列如SEQ.ID.NO.1所示；其cDNA的核苷酸序列如SEQ.ID.NO.2所示；其氨基酸序列如SEQ.ID.NO.3所示。具体方法如下：

本发明根据拟南芥(YUCCA1-11)、水稻(OsYUCCA1-7)和小麦的EST序列，设计一对引物；从小麦幼苗中提取小麦基因组DNA；从小麦幼苗中提取总RNA，然后反转录成cDNA；分别用小麦基因组DNA和cDNA为模板进行常规聚合酶链式反应(PCR)，PCR产物连接到pMD18-T载体上，转化大肠杆菌DH5α感受态细胞，筛选重组子，进行序列测定。获得了小麦生长素合成基因TaYUCCA1的基因序列和cDNA序列。