[发明专利]一种水稻FON2基因突变体及其分子鉴定方法和应用

说明书

本发明提供了一种水稻FON2基因突变体及其分子鉴定方法和应用，属于基因工程技术领域。水稻FON2基因突变体是将籼稻品种93‑11经钴60辐射诱变后造成FON2基因编码区第三外显子上第443位至第447位碱基的CGCGGC被一个T碱基替换而获得，其突变后的FON2也被命名为fon2‑1907，核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。该突变引起水稻花器官同源转化和数目增加，可用作转基因水稻的表型筛选标记。本发明还提供了该突变体的分子标记鉴定方法及其在转育新种质中的应用。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体地说，涉及一种水稻FON2基因突变体fon2-1907及其应用。

背景技术

花是区别被子植物与其他陆生植物的特征器官，具有复杂的结构和多变的类型。双子叶植物的花由呈同心圆排列的四轮花器官组成，从外向内依次为萼片、花瓣、雄蕊和心皮(雌蕊)。不同双子叶植物每轮花器官的数目和类型有所差异，例如拟南芥有4片萼片、4片花瓣，6枚雄蕊和1枚雌蕊。单子叶植物的花器官结构也呈轮状排列，但与双子叶植物的器官形态不完全相同。以水稻小花为例，在萼片轮生长的是1枚外稃和1枚內稃，在花瓣轮生长的是2枚浆片，再向内分别生长着6枚雄蕊和1枚雌蕊。水稻小花是一朵完全花，在小花外侧着生着一对护颖，是两朵不完全花。在护颖的外侧还着生一对退化的颖片，叫副护颖。副护颖、护颖和小花组成了水稻的一个小穗。

花是由茎顶端分生组织分化发育而来。被子植物从营养生长转入生殖生长后，茎顶端分生组织会先后分化出花序分生组织、枝梗分生组织、小穗或花分生组织、各轮花器官分生组织。花器官分生组织最后发育成成熟的花器官，组成花。因此顶端分生组织的正常发育对花的形成至关重要。

在被子植物中存在着多条调控顶端分生组织生长的分子途径，其中研究较为透彻的一条是拟南芥的WUS-CLV途径。该途径通过促进或限制茎顶端分生组织细胞的增加，使茎顶端分生组织的大小维持在一个稳定的状态中。WUS编码一个由291个氨基酸组成的同源异型结构域蛋白，WUS蛋白的存在能够促使分生组织细胞保持未分化的状态，并维持茎顶端分生组织的结构和功能的完整性，它的突变会导致茎顶端分生组织的缺失。WUS在分生组织细胞组织中心的细胞中表达，其蛋白从分生组织细胞组织中心转移到中心区的细胞中并诱导CLV3基因的表达。CLV基因(CLV1、CLV2、CLV3)能够限制中心区细胞的分裂速度，并能够促进进入侧翼分生区的细胞从未分化的状态转换成分化状态。CLV3编码一个小分子配体蛋白，作为一个信号分子，从中心区细胞中分泌出来，结合到CLV1、CLV2蛋白复合体中，并激活复合体的的功能，CLV1、CLV2、CLV3共同抑制WUS的表达(Brand et al.,2000)。WUS-CLV形成一个正-负反馈回路维持分生组织的大小。WUS-CLV途径在拟南芥、水稻、玉米、番茄中具有保守性。在水稻中，FLORAL ORGAN NUMBER1(FON1)和FON4(也叫FON2)与拟南芥的CLV1、CLV3分别同源。fon1和fon4的突变体都增大了花分生组织，以及增加了花器官数目，尤其是雄蕊和雌蕊数目(Suzaki et al.,2004，2006；Chu et al.,2006)。水稻中现在已经克隆了fon1、fon2(fon4)、fon3、fon6、eg1、ddf1等基因。

目前已克隆的FON2(FON4)基因突变体有三个，其中fon4-1是通过辐射诱变获得，带有一段包括FON2在内的约200kb的缺失。fon4-2和fon4-3是自然变异突变体，前者带有一个单碱基的替换，后者带有一段包括FON2在内的约20kb的缺失。前述三个FON2突变体都引起花器官数目增多，内部的柱头和雄蕊增加了2.0-2.9倍。此外，大片段缺失还造成了fon4-1的叶色突变(Chu,et al,The FLORAL ORGAN NUMBER4Gene Encoding a PutativeOrtholog of Arabidopsis CLAVATA3Regulates Apical Meristem Size in Rice.PlantPhysiology.2006,142:1039–1052)。

发明内容