[发明专利]水稻黄绿叶突变基因YGL8及其编码的蛋白和应用

说明书

本发明公开了水稻黄绿叶突变基因YGL8及其编码的蛋白和应用，其中水稻黄叶突变基因YGL8的核苷酸序列如SEQ ID No.11所示，氨基酸序列如SEQ ID No.12所示，与野生型相比水稻黄绿叶突变基因YGL8在编码框第671位碱基由C转换为T，导致第224位的编码氨基酸由丙氨酸(Ala)变异为缬氨酸(Val)，该基因突变后的水稻YGL8突变体在全生育期叶片均呈现黄绿色，遗传分析发现该性状为隐性性状，能够将此性状作为分子标记进行田间除杂和种子纯度鉴定，对水稻的遗传育种具有重要意义。

技术领域

本发明属于遗传学领域，具体涉及一种水稻黄绿叶突变基因YGL8，还涉及该基因编码的蛋白和应用。

背景技术

水稻(Orvza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物，在120个国家和地区广泛种植，全球一半以上的人口以稻米为主食。我国成功育成杂交水稻，并进行推广和应用，增产的粮食为一些国家实现粮食自给创造了条件，对国家乃至世界粮食安全作出了杰出贡献。然而由于不育系育性不稳定而造成的杂交种子混杂，严重影响杂种纯度和杂交水稻的生产，甚至给农民造成的严重损失，制约杂交稻发挥更大作用。在两系和三系杂交稻育种及生产实践中，人们发现不育系不育性表达不稳定现象普遍存在。因此，如何有效提高亲本繁殖制种过程中的除杂效率，快速准确鉴定种子生产过程中因育性波动可能出现的种子纯度问题，已成为杂交水稻研究和应用中的一个重要课题。叶色突变体可作为苗期标记性状进行作物杂种一代新品种选育和种子纯度鉴定，其优势是在苗期即可通过观察标记性状的存在或消失与否来识别真假杂种，因此在三系和两系杂交水稻亲本繁殖、杂交制种、杂交种子纯度鉴定等方面得到充分利用。该项技术直观准确，简便快速，具有一般的异地种植鉴定和DNA分子标记鉴定技术无法比拟的优越性。近年来育种家已经选育出多个带有叶色标记的不育系，如白化转绿叶色标记不育系白丰A、淡黄叶不育系标810S、黄叶不育系黄玉A和黄绿叶不育系黄标A系列。但由于多数苗期标记性状单系本身性状不优良、光合效率下降，造成植株生长发育不正常而减产，使其在育种实践中的应用受到限制。因而，发现一些稳定遗传、叶色变异对其它性状尤其产量、品质性状没有显著影响的叶色突变非常重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供水稻黄绿叶突变基因YGL8，该基因为全生育期标记性状，为水稻转基因研究提供有力的工具，促进杂交稻育种研究；本发明的目的之二在于提供水稻黄绿叶突变基因YGL8编码的蛋白质；本发明的目的之三在于提供水稻黄绿叶突变基因YGL8的应用。

为实现上述目的，本发明利用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变优良恢复系缙恢10号，获得了一个全生育期叶片均表现为黄绿色的突变体(命名为ygl8)，遗传分析发现该突变性状受一对隐性核基因(命名为YGL8)控制。分子标记定位结果显示，该基因定位于第1染色体长臂端Indel标记ID-3和SSR标记RM12339之间54kb的区间内。

在上述基因定位的基础上，本发明通过候选基因预测、同源搜索及基因序列差异比较，初步确定了YGL8为尿苷酸激酶(UMP kinase)基因(Loc_Os01g73450)；随后，本发明以水稻黄绿叶突变体ygl8为材料，克隆了该基因的cDNA并进行了测序，具有如SEQ ID No.11所示的核苷酸序列，结果显示，YGL8基因由7个外显子组成，CDS编码框全长为1056bp，共编码351个氨基酸，其氨基酸序列如SEQ ID No.12所示。与缙恢10号野生型基因相比，YGL8基因在编码框第671位碱基由C转换为T，导致第224位的编码氨基酸由丙氨酸(Ala)变异为缬氨酸(Val)，该突变位点位于UMP结合位点附近。

然后，本发明构建了互补载体并转化水稻黄绿叶突变体ygl8，性状分析发现转基因阳性植株叶片恢复正常绿色，叶绿素含量分析显示转基因阳性植株叶片叶绿素含量恢复正常水平；构建RNAi载体并转化缙恢10号，经鉴定转基因阳性植株叶片变为黄绿色、叶绿素含量极显著降低，转基因阳性植株中YGL8突变基因表达量也明显下调。因此，确定突变体黄绿叶性状是由YGL8基因突变引起的。