[发明专利]组蛋白甲基转移酶基因在调控水稻开花期和穗型中的应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及一个影响水稻开花期和穗型的组蛋白甲基转移酶基因SDG711的分离克隆、功能验证和应用。

背景技术

组蛋白修饰是表观遗传调控的重要机制之一，H3K27me3是发生在组蛋白H3的第27位赖氨酸上的三甲基化修饰。在基因表达调控水平上，H3K27me3常常与转录抑制相关。拟南芥中H3K27me3转移酶基因CLF参与PcG复合物介导的花器官同源异型基因PI、AP3的沉默，控制营养生长向生殖生长的转变。它不仅影响着拟南芥花的形态发生，而且在开花时间的调控途径中起着非常重要的作用。研究表明，拟南芥开花时间的调控途径主要包括4种：光周期途径，春化途径，自主开花途径和赤霉素途径。CLF参与不同的PRC2复合物从而产生不同的作用，例如CLF参与EMF复合物时，可以通过对AGL19的H3K27me3修饰来调控拟南芥不依赖FLC的春化途径以及对FT的H3K27me3修饰来调控拟南芥的光周期途径(Chanvivattana et al.，Interaction of Polycomb-group proteins controlling flowering in Arabidopsis.Development，2004)；当CLF参与VRN复合物时，直接对FLC进行H3K27me3修饰抑制FLC的表达来调控拟南芥的春化途径(Greb et al.，The PHD finger protein VRN5 functions in the epigenetic silencing ofArabidopsis FLC.Curr Biol，2007)。

近年来CLF的越来越多的功能被揭示，CLF与FIE、EMF2形成的PRC2复合体将KNOX基因的组蛋白H3K27me3，随后PRC1复合体通过LHP1识别H3K27me3，进而使得染色质压缩，抑制KNOX基因的转录，保证干细胞的适度分化(Jiang et al.，Repression of FLOWERING LOCUS C and FLOWERING LOCUST by the Arabidopsis Polycomb repressive complex 2 components.PLoS One，2008)；同时还发现CLF还可以与BLISTER互作参与了细胞周期的调控(Schatlowski et al.，The CURLY LEAF interacting protein BLISTERcontrols expression of polycomb-group target genes and cellular differentiation of Arabidopsis thaliana，Plant Cell，2010)。有趣的是，CLF中富含半胱氨酸结构域中的一个脯氨酸突变成一个丝氨酸后，它的H3K27me3功能增强，而且对FLC的抑制作用可以不依赖于与春化相关的其他PcG成员的帮助(Doyle et al.，A singleamino acid change in the enhancer of zeste ortholog CURLY LEAF results in vernalization-independent，rapidflowering in Arabidopsis.Plant Physiol，2009)。这表明CLF自身的结构特征对它的生物学功能有着一定的影响，但是这方面的报道并不多见。另外，UCL1通过E3泛素连接酶复合体对CLF的表达进行调节(Jeonget al.，An E3 ligase complex regulates SET-domain polycomb group protein activity in Arabidopsis thaliana.ProcNatl Acad Sci USA，2011)。由此可见，CLF在拟南芥中的作用不可小觑。随着生物技术的不断改进，它的越来越多的未知功能也可能被发现。

水稻中关于H3K27me3的报道并不多见，而具有这类修饰的转移酶基因在水稻的生长发育过程起着怎样的作用也未见有报道，本发明通过对SDG711的研究揭示了其在调控水稻开花时间以及幼穗发育中有着重要的作用。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种组蛋白甲基转移酶基因SDG711在调控水稻开花时间上的应用，抑制该基因表达后，长日照条件下植株开花时间较野生型明显提前。