[发明专利]一个调控禾本科植物株高基因INDETERMINATE1的克隆及应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，提供了一个调控禾本科植物株高基因INDETERMINATE1(ID1)的克隆及应用。

背景技术

我国黄淮海区域的农业生产主要是小麦和玉米的轮作。由于玉米的生产趋向于麦收后机器直播和成熟后机器收获，育种工作中迫切需要培育生育期短、耐倒伏的小麦和玉米品种。适度的早花能够缩短小麦和玉米的生育期，提高品种的适应性，因而是重要的作物农艺性状。作物植株矮化能够显著地增加作物的耐倒伏性，上个世纪60年代的绿色革命，就是利用了赤霉素相关的矮秆基因育成了矮秆抗倒伏的小麦和水稻品种，导致全世界的粮食产量大幅度地提升。因此获得更多的禾本科植物开花和株高相关功能基因，可以显著地促进小麦、玉米等的分子设计育种工作。

INDETERMINATE1(ID1)是玉米中最早克隆的抽穗期调控基因(Colassanti et al.,Cell.1998,93:593-603.)。与野生型相比，indeterminate1(id1)突变体表现为极度晚花，需要300多天才能抽穗，其花序也呈现出一定的营养生长的特征(Colassanti et al.,Cell.1998,93:593-603.)。ID1编码由四个连续的锌指结构组成的锌指蛋白转录因子(Colassanti et al.,Cell.1998,93:593-603.)。体外实验证明，ID1的四个锌指结构中，Z1和Z4具有蛋白互作功能，Z2和Z3具有DNA结合功能，能够结合一段序列为5’-T-T-T-G-T-C-G/C-T/C-T/a-T/a-T-3’的DNA(Kozaki et al.,Nucleic Acids Res.2004,32:1710-1720.)。

水稻中的ID1同源基因RID1/Ehd2/OsID1同样在成花转变中有重要功能。RID1/Ehd2/OsID1突变或者沉默后的植株表现出抽穗期滞后，甚至完全不抽穗的表型(Wu et al.,Proc.Natl.Accad.Sci.2008,105:12915-12920；Matsubara et al.,Plant Physiol.2008,148:1245-1435；Park et al.,Plant J.2008,56:1018-1029.)。RID1/Ehd2/OsID1和玉米中的ID1具有相似的表达模式，但具体的作用机理并不清楚。水稻中的研究表明，ID1可以影响很多抽穗期相关基因的表达，例如Ehd1、Hd1和Ghd7等，并最终通过影响FT同源基因RFT1和Hd3a来调控开花(Wu et al.,Proc.Natl.Accad.Sci.2008,105:12915-12920；Matsubara et al.,Plant Physiol.2008,148:1245-1435；Park et al.,Plant J.2008,56:1018-1029.)。最近发现水稻中的RID1/Ehd2/OsID1基因的一个点突变能够导致抽穗期推迟和产量增加(Hu et al.,Rice(N Y).2013,6:24.)。

ID1是IDD(ID Domain)基因家族的一个成员。IDD基因家族是植物特有的转录因子家族，在拟南芥、水稻和玉米中分别有16、15和21个家族成员。水稻和玉米中存在ID1基因，但在拟南芥中找不到ID1基因的同源基因，这说明ID1基因很可能是禾本科植物所特有的(Colasanti et al.,BMC Genomics.2006,7:158-174.)。