[发明专利]一种低温逆境下调控叶绿体生长发育并影响叶色的基因CDE4

说明书

本发明属于基因工程技术领域，涉及一种控制低温逆境下水稻叶绿体生长发育与叶片颜色的基因CDE4及其应用。该基因具有SEQ ID No.1所示的核苷酸序列。该基因编码的三角五肽重复蛋白具有SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列。该基因能够在低温下使水稻叶片维持正常绿色。该基因发生突变可以导致低温下水稻幼苗叶片颜色显示为白条纹状。该基因突变体幼苗叶片白色可作为标记性状用于杂交育种和良种繁育，不但可以测定种子纯度，还可在苗期剔除假杂种。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体地说，本发明涉及一种利用图位克隆技术克隆水稻CDE4基因，利用转基因实验鉴定该基因的功能，及其该基因在杂交育种和良种繁育中的应用。

背景技术

叶片是植物进行光合作用的主要器官，水稻籽粒中2/3以上的干物质是开花后通过光合作用获得的(王旭军, 徐庆国, 杨知建 (2005) 水稻叶片衰老生理的研究进展. 中国农学通报 21: 187-190)，光合作用的效率与叶绿体结构和功能是否完整、光合作用复合体的稳定性、叶绿素含量的高低都有着复杂的关系。近年来，叶色的应用价值备受关注，叶色变异可以作为标记性状，在水稻杂交育种和良种繁育发挥重要作用，不但可以用于苗期剔除受外源花粉污染的种子和假杂种，还可以用于测定种子纯度（章志兴, 陈善福 (2001)叶色标记技术在杂交水稻种子生产中的应用. 种子科技 19: 33-34)。另外，叶色突变体的研究对有效利用基因工程提高水稻的光合能力，培育高光效水稻，增加水稻产量具有重要的理论意义和应用价值。

目前，利用水稻叶色突变体，已经克隆出多个参与或调控叶绿素代谢和叶绿体发育的基因，通过分析基因功能、表达模式、基因间互作以及核-质信号传导，初步了解了水稻叶色形成及调控机理。叶绿体通过光合作用合成植物激素和生产代谢产物，对植物正常的生长和发育过程起着重要的作用。叶绿体的形态结构、叶绿素的含量与植物的光合作用及其生长发育密切相关。而在陆生植物中存在一个庞大的蛋白家族——PPR（Pentatricopeptide repeat）蛋白，PPR 蛋白是有由核基因编码，然后转运到线粒体或是叶绿体中，通过结合细胞器 m RNA 来参与到转录后调控过程中。PPR 蛋白是识别 RNA 序列以及在各个转录后调控功能中复合体的其他成员。 因此PPR蛋白在叶绿体中的发育起着重要的作用。

本发明发现的一种低温逆境下调控叶绿体生长发育并影响叶色的基因CDE4，其编码蛋白为一种PPR蛋白，关于水稻中该基因的克隆及生物学功能研究还未见报道，拟南芥及其他物种中的同源蛋白也没有报道。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种从水稻低温白条纹叶突变体中克隆一个新基因CDE4，该基因编码一个PPR家族蛋白，调控低温下水稻叶绿体正常发育与叶片颜色的正常形成。

为了解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案为：

所述的一种低温逆境下调控叶绿体生长发育并影响叶色的基因CDE4，其特征在于该基因的核苷酸序列为：

1）SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；或

2）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。

所述的基因编码的三角五肽重复蛋白，其特征在于该蛋白的氨基酸序列为：

1）SEQ ID No.3所示的氨基酸序列；或

2）SEQ ID No.3 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或其他物种的同源序列而生成的氨基酸序列或衍生物。

所述的基因在培育叶绿体发育状况变化的转基因植物中的应用。