[发明专利]水稻HOX12基因的应用

说明书

本发明公开了水稻HOX12基因在调节水稻穗茎长的应用。本发明提供了如下1)‑3)中任一种物质在调控植物穗茎长度、茎节长度、穗茎赤霉素含量和/或株高中的应用：1)蛋白HOX12；2)编码蛋白HOX12的DNA分子；3)含有编码蛋白HOX12的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；本发明的实验证明，水稻HOX12基因通过RNA干扰表达得到的RNA干涉转基因植株变高、穗茎变长，且水稻穗茎内源GA₁和GA₄的含量增加，表明HOX12参与调控水稻株高和穗茎长性状，为HOX12基因在水稻种质资源的遗传改良育种中作用重大。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，尤其涉及水稻HOX12基因的应用。

背景技术

同源异型结构域一亮氨酸拉链(HD-ZIP)蛋白是植物特有的一类转录因子，具有调节植物发育进程和应答外界环境胁迫信号的作用(Ruberti等，1991；Schena and Davis，1992；Ariel等，2007；Elhiti and Stasolla，2009)。HD-ZIP蛋白由高度保守的HD(Homeodomain)结构域和Leu zipper(ZIP)元件组成，前者与DNA特异结合，后者介导蛋白二聚体的形成。根据结构域的保守性、空间结构的差异性、与DNA结合的特异性以及生物学功能，可以将众多的HD-ZIP基因分为HD-ZIPⅠ-Ⅳ四个亚家族(Ariel等，2007；Agalou等，2008)。不同的亚家族成员具有不同的生物学功能,有的参与多种激素途径的交叉互作,有的与激素途径关键基因及下游基因互作来发挥作用。

HD-ZIPI家族转录因子亚家族基因表达受干旱、高盐、ABA和冷害等环境的诱导，这类基因参与激素信号途径，通过与激素途径基因和下游基因互作来调控植物细胞扩增、分裂和分化，从而提高植物耐逆性。从模式植物拟南芥和水稻对HD-ZIP转录因子结构和功能的研究来看，HD-ZIP亚家族不同成员具有较高的系统发育相似性，但是表现出不同的时空表达模式。尽管感知同样的环境胁迫因子，但是不同成员在同样的环境胁迫下的调控方式并不相同。拟南芥HD-Zip I亚家族基因HaHB-4过表达表现出明显的延缓衰老的症状。过表达HaHB-4基因抑制了乙烯合成基因ACO和乙烯下游基因ERF2、ERF5的表达(Manavella等，2006)。拟南芥ATHB7和ATHB12的过表达生长表现出干旱条件下典型的表型,表现在茎干生长被抑制,GA20氧化酶1表达量下降,该酶在赤霉素(Gibberellins，GA)刺激的细胞延伸中起作用(Son等，2010)。番茄中HD-Zip I基因LeHB-1通过调控LeACO基因的表达影响乙烯对果实成熟过程的调控(Lin等，2008)。大麦中的HD-Zip I类基因Vrs1与大麦的六棱穗状花序有关(Komatsuda等，2017)。玉米中的HD-Zip I类基因grassy tillers1基因负责侧芽休眠，同时还抑制侧枝生长(Whipple等，2011)。水稻HD-Zip I基因Oshox22的过量表达转基因植株对ABA敏感性增加,且增加了ABA含量,而突变体oshox22-1较之野生型水稻,内源ABA含量下降(Zhang等，2012)。

发明内容

本发明的一个目的是提供如下1)-3)中任一种物质的用途。

本发明提供了如下1)-3)中任一种物质在调控植物穗茎长度、茎节长度、穗茎赤霉素含量和/或株高中的应用：

1)蛋白HOX12；

2)编码蛋白HOX12的DNA分子；

3)含有编码蛋白HOX12的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；

所述蛋白HOX12为如下(1)或(2)：

(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。