[发明专利]水稻PS1蛋白及其编码基因在调节植物衰老中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种水稻PS1蛋白及其编码基因在调节植物衰老中的应用。

背景技术

衰老是植物发育过程中必然经历的生命现象，受到精细的遗传调控，它是植物在长期进化过程中形成的适应性，对植物本身具有重要的生物学意义。植物衰老同时伴随着营养物质从衰老的器官向新生器官以及生殖器官的转移，因此也被认为是植物营养物质循环再利用的过程。尽管衰老是植物主动调控的正常生理现象，然而，在农业生产上，由于一些不利的因素，极其容易导致衰老的提前发生，造成早衰。早衰导致作物过早丧失光合功能和同化作用，从而显著减少籽粒中干物质的积累，严重影响作物的产量与品质，如许多优良的水稻品种尤其是以两优培九等为代表的超级杂交稻品种虽然具有强大的产量优势，但其生育后期普遍存在早衰引起的籽粒充实度低，空秕率高的现象，严重影响干物质的生产和积累，最终阻碍产量潜力的发挥。理论上推算，如果水稻叶片推迟1天衰老，可增产2%左右，而实际生产中可达到增产1%左右，可见早衰是制约水稻产量进一步提高的重要因素。

叶片衰老是一个复杂的遗传发育调控过程，其启动和进程受到发育年龄以及众多内外源因素的调控。然而，当前人们对于叶片衰老中基本的科学问题的理解仍然十分肤浅，对叶片衰老研究的思路和方法论仍缺乏统一的认识，对叶片衰老关键基因的克隆和研究仍然非常的滞后。因此，对作物叶片衰老展开深入系统的研究，从分子水平阐明叶片衰老的遗传机制，通过调控叶片的衰老进程来改善作物后期光合功能，使得叶片光合总量和营养物质再动员效率双双趋于最大化，既具有重要的科学意义，也是挖掘农作物产量潜力保障我国粮食安全的迫切需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种水稻PS1蛋白及其编码基因在调节植物衰老中的应用。

本发明所提供的应用，具体为由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质（PS1蛋白）或其编码基因（PS1基因）在调控植物衰老中的应用。

所述PS1蛋白或其编码基因调控植物衰老具体体现为：促进所述PS1蛋白或其编码基因的表达，则植物衰老时间提前和/或籽粒千粒重减少；抑制所述PS1蛋白或其编码基因的表达，则植物衰老时间延迟和/或籽粒千粒重增加。

由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质（PS1蛋白）或其编码基因（PS1基因）在选育衰老时间延迟和/或籽粒千粒重增加的植物品种中的应用也属于本发明的保护范围。

在实际应用中，当所选育衰老时间延迟和/或籽粒千粒重增加的植物品种时，需将所述PS1蛋白表达量较低的植株作为亲本进行杂交。

本发明的再一个目的是提供一种培育转基因植物的方法。

本发明所提供的培育转基因植物的方法，可为如下A）或B）的方法：

A）具体可包括如下a）和b）的步骤：

a）在目的植物中对由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因（PS1基因）进行抑制表达，得到转基因植物；

b）从步骤a）所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，衰老时间延迟和/或籽粒千粒重增加的转基因植物；

B）具体可包括如下c）和d）的步骤：

c）向目的植物中导入由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因（PS1基因），得到表达所述编码基因的转基因植物；

d）从步骤c）所得转基因植物中得到与所述目的植物相比，衰老时间提前和/或籽粒千粒重减少的转基因植物。

在上述的应用或方法中，所述由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因（PS1基因）是如下（1）至（4）中任一所述的DNA分子：

（1）编码序列为序列表中序列1的DNA分子；

（2）序列表中序列1所示的DNA分子；

（3）在严格条件下与（1）或（2）所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子；

（4）与（1）-（3）任一限定的DNA分子具有90%以上同源性且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。

其中，序列1由1179个核苷酸组成，整个序列1即为所述PS1基因的编码序列（ORF），编码序列表中序列2所示的蛋白质，序列2由392个氨基酸残基组成。

在所述方法A）中，所述在目的植物中对由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的编码基因进行抑制表达，是通过将如下式（I）所示的DNA片段转入所述目的植物中实现的：