[发明专利]水稻衰老控制基因OsCDC48E及其编码的蛋白质

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种利用图位克隆技术克隆的水稻OsCDC48E基因，以及可利用该基因来调控水稻叶片衰老相关途径和植物生长发育过程中细胞分裂的调控机制，以此来进行水稻品种改良、产量增加和培育超级稻。本发明的衰老控制基因还可作为基因转化植株后代的追踪标记和杂交制种过程中真杂种的指示标记。 

背景技术

水稻是世界上重要的粮食作物，稻米的总产量占世界粮食作物产量第三位，仅低于玉米和小麦，但它加工简单，食用方便，可以维持较多人口的生活。全球约有35亿人，有一半的人口食用稻米，主要分布在亚洲、欧洲南部和热带美洲及非洲部分地区，就我国而言就有60%以上的人口以稻米为主食。 

植物的衰老是植物生长发育过程中最后阶段，是一种细胞有序降解死亡的过程，而细胞程序性死亡则是由很多相关因子一起作用的结果，其中包括植物本身基因的调控和外界环境的影响。植物本身基因如衰老相关基因SAG的调控，叶绿体和线粒体等其他细胞器相关基因的突变，还有一些氧化还原酶或过氧化氢酶调控基因的变异，均可导致衰老的产生。而外界环境可能是由于干旱的胁迫，高盐或者是高温等外界环境，还有一些病虫害的影响等都可以直接或者是间接的引起植物衰老。目前植物衰老的主要内容包括：(1)植物在生理生化途径中发生的一系列直接或者是间接的衰退过程；(2)在细胞组织器官中，植物本身经过长期进化和自然选择，最终导致衰老；(3)最主要也是最直接的导致植物体产生衰老的机制，是由于受到一些衰老相关基因（SAG）的控制，出现衰老相关基因上调或抑制衰老基因的下调。 

植物的衰老一般最开始，也是最显著的变化是发生在叶片叶绿体中的，同时也导致线粒体、细胞核和其他细胞器出现衰老，致使植物寿命减短，严重影响植物尤其是水稻、小麦和玉米等谷物的产量。水稻作为模式植物，是世界上最重要的粮食作物之一，其基因组学研究一直走在其他作物的前列。同时水稻T-DNA插入获得的突变群体、水稻全长cDNA完全测序、基因芯片的发展和多基因转化体系的建立等方面也取得了重要进展, 克隆和鉴定了多个重要的水稻功能基因。因此，利用水稻功能基因组研究的知识，开展水稻叶片衰老相关基因的克隆和功能分析，可以为培育水稻超高产新品种提供强大的技术支撑。 

目前只有少数的水稻衰老基因被鉴定，仍有大量的植物衰老相关的基因有待鉴定。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的水稻衰老基因，具有调控水稻细胞分裂控制植株衰老的功能，可以利用该基因来调控水稻叶片衰老相关途径和植物生长发育过程中细胞分裂的调控机制，以此来进行水稻品种改良、产量增加和培育超级稻。 

本发明的第一方面，提供一种分离的水稻OsCDC48E编码的蛋白质。 

一种水稻衰老控制基因OsCDC48E编码的蛋白质，所述蛋白质的氨基酸序列与SEQ ID No.2所示的氨基酸序列具有至少90%的同源性，所述蛋白质具有控制水稻衰老的功能。 

进一步地，所述的蛋白质氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列中添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸而生成的具有相同功能的氨基酸序列或衍生物。 

优选地，所述蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。 

在本发明的第二方面，提供一种分离的编码上述蛋白质的多核苷酸。 

所述基因的核苷酸序列与SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列具有至少90%的同源性。 

所述基因的核苷酸序列包括在SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列中添加、取代、插入或缺失一个或多个核苷酸而生成的突变体、等位基因或衍生物的核苷酸序列。 

优选地，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。 

本发明还提供了含有上述基因序列的质粒或植物表达载体或宿主细胞。 

所述植物表达载体为pCAMBIA1300-OsCDC48E。 

所述宿主细胞为大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。宿主细胞含有上述载体，或基因组中整合有所述的多核苷酸。 

本发明通过图位克隆技术从水稻早衰突变体W95中克隆控制水稻衰老基因OsCDC48E，功能互补实验证明OsCDC48E是控制水稻衰老相关基因。通过透射电镜和光合速率，以及光反应和暗反应检测技术的观察，证明了本发明克隆的早衰基因对于水稻的生长发育，叶绿体中类囊体的完整性等均具有明显的调节作用。利用基因工程技术可以把衰老基因的一些特异标记性状应用于水稻品种改良、产量增加和培育超级稻。 

附图说明