[发明专利]水稻转录因子Os02g47744基因CDS序列的应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体地说，涉及水稻转录因子Os02g47744基因CDS序列的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是我国和全世界最重要的三大粮食作物之一，是世界一半以上人口的主食，也是一个重要的功能基因研究的模式植物。与其相关的遗传学和分子生物学研究一直倍受研究者的重视，转录水平的调控是基因表达调控的重要方式。当前水稻增产的研究较依赖于有限的水稻种质资源，传统的杂交育种优势正在逐渐减弱，而水稻转基因技术有可能发掘水稻进一步增产的潜力。

在植物界中，能形成种子的植物约占植物总数的三分之二以上，作为重要的繁殖器官，种子同时也为人们提供食物来源，水稻就是其中的重要代表，种子来源于受精后的胚珠。从分子生物学的角度来说，种子的发育和萌发是一个有次序的、选择性的基因表达过程。而转录因子在基因表达的精确调控中起到了关键性的作用。

禾谷类作物的产量很大程度上取决于其籽粒的大小，因此水稻籽粒性状的基因调控是重要的研究领域。MYB蛋白是植物体内最大的一类转录因子，调控着植物体内众多基因的转录，通过MYB结构域与启动子中的顺式作用元件(cis-acting element)结合，调控其靶位基因的表达，在植物生长发育过程中起到非常重要的作用。完整的MYB主要由3部分结构组成：DNA结合结构域(DNA binding domain，DBD)、转录激活结构域(transactivation domain，TAD)和负调节区域(negative regulatory domain，NRD)。其中，DNA结合区域(DBD)是MYB最关键的结构域，通常含有3类不完全重复因子，用R1、R2和R3表示，每个重复因子含有51～53个氨基酸序列，每隔18个氨基酸中含有一个色氨酸残基或其他疏水基团，这些氨基酸序列形成螺旋一转角一螺旋(HTH)结构，以色氨酸残基为中心形成3维的核心结构。

分子杂交技术证实了花器官中普遍存在特异性表达的MYB转录因子，包括十字花科拟南芥中的MYB26和MYBl03，茄科烟草(Nic-otiana tabacum）中的NtMYBASl和NtMYBAS2，禾本科玉米(Zea mays)中的ZmMYBP2。基因突变分析揭示了MYB类转录因子在花粉发育过程中的功能，包括控制绒毡层的形态及其细胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)、胼胝质的动态变化、光合产物的运输以及花药开裂等，花粉发育相关的MYB类转录因子功能异常均有可能导致部分甚至完全雄性不育(male sterility)。

MYB转录因子在花粉发育过程中起到非常重要的作用。近年来，MYB功能基因组研究表明，植物小孢子发生过程和雄配子体发生过程中MYB转录因子通过调节相关功能基因的表达，进而引发一系列的生化反应和生理变化，促进小孢子母细胞发育成正常可育的花粉。整个转录调控中如果出现MYB转录因子表达异常，基因沉默或过量表达，都会影响花药的正常发育，形成空泡状、畸形花粉，导致部分雄性不育甚至完全雄性不育。在植物花粉发育过程中，MYB转录因子通过调控MST家族基因表达进而调节光合产物的运输。Zhang等（Zhang H，Liang W Q.et al.(2010)Carbon starved anther encodes a MYB domain protein that regulates sugar partitioning required for rice pollen development．）克隆了水稻绒毡层特异性表达的CSA(carbon starved anther)基因，该基因属于R2R3-MYB转录因子，csa水稻突变体绒毡层中MST8的转录水平显著下降，由于光合产物不能运输到花药中，没有充足的营养保证花粉发育的正常进行，以致出现空泡状花粉。

MYB转录因子在环境因子、激素以及其他转录因子的调控下表达，进一步调控MYB转录因子的目标基因转录，从而达到控制花粉发育过程的作用。以MYB80／UNDEAD为例，绒毡层PCD对于功能性花粉形成具有非常重要的作用，抑制或延迟PCD导致绒毡层肥大且液泡化，使其不能正常完成生理功能，致使植株出现雄性不育。总之，控制水稻籽粒发育是一个复杂过程，涉及到多基因多条途径的协调控制，目前发现调控该性状的基因不多，调控籽粒发育的分子机理尚未阐明，因此，寻找控制籽粒性状发育的基因和新的发掘手段对作物改良并提高作物产量具有重要意义。

发明内容