[发明专利]水稻叶色控制基因HO2及其应用

说明书

技术领域

  本发明属于植物基因工程领域。具体的说，本发明涉及一种利用图位克隆技术克隆的水稻HO2(heme oxygenase2)基因，以及转基因互补功能实验鉴定该基因；还涉及利用该基因物调控水稻叶绿体发育，从而调节水稻叶片叶绿素含量，提高光合作用效率，增加农作物的产量。 

背景技术

高等植物叶绿体基因组一般编码大约100个蛋白质，而叶绿体中含有的蛋白质至少超过2000个。因此，绝大多数的叶绿体蛋白是由核基因编码的，在细胞质中翻译后运输到叶绿体中(Abdallah et al., 2000)。质体基因的转录是由两类RNA聚合酶来完成的，即质体编码的RNA聚合酶（PEP）和核基因编码的RNA聚合酶（NEP ；Maliga, 1988; Hajdukiewicz et al., 1997; Hedtke et al., 1997)。这两种RNA聚合酶各自负责不同类别的叶绿体基因的转录(Allison et al., 1996; Hajdukiewicz et al., 1997)，如与光合作用密切相关的基因是由PEP转录，而持家基因则由NEP转录。但是，少数叶绿体基因如atpB可以被PEP和NEP同时转录。核基因和质体基因的协同表达是叶绿体发育所必需的。

水稻是世界上重要的粮食作物，叶片光合作用效率是决定水稻产量的重要因子。光合作用的高效进行依赖于叶绿素的合成和叶绿体的正常发育，叶绿体不但是植物进行光合作用而且也是许多重要化合物代谢的场所，因此对叶绿体的发生发育过程的研究意义重大。

叶色逐渐转绿(virescent)突变体是指叶片发育早期叶绿素含量降低，到成熟时期叶片叶绿素含量几乎恢复正常的一类突变体(Archer and Bonnett, 1987)。与其它叶色突变体不同，这类突变是非致死的，纯合突变个体能够存活和结实，是研究叶绿体发育的良好材料。

目前只有少数的水稻virescent 突变体的基因被鉴定，它们的功能尚未完全阐明。

发明内容

  针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种能使水稻具有适宜叶色的蛋白质及其基因，以及由此获得的转基因植物细胞和利用所述基因对水稻叶色进行改造的方法。 

  本发明为达到以上目的，是通过这样的技术方案来实现的：提供一种水稻叶色控制基因HO2编码的蛋白质，其具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列。 

  作为本发明的一种改进：上述氨基酸序列还包括在Seq ID No.2所示的氨基酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个氨基酸生成的衍生物。 

  本发明还提供一种编码上述两种蛋白质或其功能类似物的基因，其具有Seq ID No.1所示的核苷酸序列。 

  作为本发明的一种改进：上述核苷酸序列还包括在Seq ID No.1所示的核苷酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个核苷酸生成的突变体、等位基因和衍生物。 

  本发明还提供一种包含上述两种核酸的转基因植物细胞。 

  本发明还提供一种对水稻叶色进行改造的方法，包括用具有Seq ID No.1 所示的核苷酸序列的基因转化水稻细胞，再将转化后的水稻细胞培育成植株。 

  进一步具体的说：本发明的目的是提供一种从水稻突变体ho2中克隆的新基因HO2，如Seq ID No.1所示的DNA序列，也包括与Seq ID No.1 所示的DNA序列至少有70％同源性的基因序列。本发明中的Seq ID No.2和Heme oxygenase 蛋白家族成员蛋白 ，其中进行一个或几个替换，插入或缺 失所获得的功能类似物。另外，也包括在Seq ID No.1中添加、取代、插入 或缺失一个或多个核苷酸而生成的突变体、等位基因或衍生物，具有相同功能的序列也能达到本发明的目的。 

本发明的另一个目的是提供一种用HO2基因进行高效的植物转化的方法。具体地说，本发明提供了具有Seq ID No.1所示的序列的基因或基因部分片段的载体，本发明还提供了一种利用植物表达载体转化植物细胞影响水稻叶绿体发生能力的方法。 

本发明的有益效果：本发明通过图位克隆技术获得控制水稻叶色性状的基因HO2，并通过转基因功能互补实验鉴定了该基因的功能。因而，本发明能使水稻具有适宜的叶色，从而提高光合作用效率，最终能提高水稻产量。

附图说明

图1是水稻叶色突变体ho2的表型； 

图2是HO2基因在水稻第3染色体上的定位图；