[发明专利]一种水稻WSCP基因突变体OsWSCP1及其应用

说明书

本发明公开了一种水稻WSCP基因突变体OsWSCP1及其应用，所述的水稻WSCP基因突变体OsWSCP1的核苷酸序列如SEQ ID NO.1与SEQ ID NO.2所示。本发明中在通过系谱法筛选出与重要农艺性状相关的基因并通过CRISPR/Cas9技术进行功能验证后，发现该基因OsWSCP1被敲除后植株出现株型半矮化与叶片光损伤现象，确定水稻中水溶性叶绿素结合蛋白的编码序列与功能。本发明通过对OsWSCP1基因突变体表型的分析与功能鉴定，研究水稻中水溶性叶绿素结合蛋白以及未知功能结构域DUF538提供了基础，了解植物生长发育中氮的再利用，进而提高株型与育种的效率。

技术领域

本发明属于基因工程技术和植物学领域，具体涉及一种水稻WSCP基因突变体OsWSCP1及其应用。

背景技术

叶绿素的降解是植物叶片衰老、果实成熟中重要的分解代谢过程。在该过程中，叶绿素结合蛋白中大量的氮会被动员与转运至其他正在活跃生长的器官中，这种氮的循环再利用使得植物可以高效率地利用有限的环境资源。当叶绿素降解出现缺陷时，不稳定的中间产物会造成光损伤，大量的氮也无法被投入到循环再利用中。

在高等植物的光合作用以及叶绿素的代谢过程中，叶绿素结合蛋白在光捕获与光保护方面发挥着重要的作用，它们都是整合到类囊体中的疏水膜蛋白。然而近年来，一种新的水溶性叶绿素结合蛋白WSCP被发现。水溶性叶绿素结合蛋白又可以根据光转化能力被分为两类。第一类为光转化水溶性叶绿素结合蛋白，在藜科、苋科、蓼科植物中被报道，它们都含有相同的结构域DUF538，该基因家族在陆生植物中普遍存在，而在藻类、苔藓等植物中并不存在。以往的研究认为，在叶绿素降解的最初步骤中，第一类水溶性叶绿素结合蛋白可能参与了将叶绿素a从类囊体叶绿素蛋白中转运出来的过程。第二类为非光转化水溶性叶绿素结合蛋白，目前只在十字花科植物中被报道，它们都含有Kunitz类蛋白抑制剂结构域。以往的研究认为，第二类水溶性叶绿素结合蛋白可能在叶绿素的合成过程中参与了色素的运输。

然而目前关于WSCP的研究局限于某几种物种中，还没有水稻WSCP的报道。对于水稻WSCP的研究可以增加我们对于水稻生长发育以及氮循环利用的了解，为水稻的优良性状育种打下良好的理论基础。

本发明通过系谱法筛选出与水稻植株形态建成相关基因，利用CRISPR/Cas9技术，发现了一个水稻DUF538家族基因被敲除后突变体出现了株型半矮、结实率低以及叶片光损伤表型，说明了该基因可能编码水稻水溶性叶绿素结合蛋白OsWSCP，在叶绿素的降解过程中发挥作用。通过对OsWSCP基因突变体表型的分析与功能鉴定，为研究水稻中水溶性叶绿素结合蛋白以及未知功能结构域DUF538提供了基础，了解植物生长发育中氮的再利用，进而提高株型与育种的效率。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，本发明提供了一种调控叶绿素降解与氮再利用效率的水稻WSCP基因突变体OsWSCP1及其应用。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的水稻WSCP基因突变体OsWSCP1，所述的水稻WSCP基因突变体OsWSCP1的核苷酸序列如SEQ ID NO.1与SEQ ID NO.2所示。

进一步地，所述的水稻WSCP基因突变体OsWSCP1的氨基酸序列如下：

(1)氨基酸序列如SEQ ID NO.3与SEQ ID NO.4所示；

(2)氨基酸序列如SEQ ID NO.3与SEQ ID NO.4所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有与所述OsWSCP1突变体相同功能的氨基酸序列。

本发明的所述的水稻WSCP基因突变体OsWSCP1，其中Oswscp1为水稻WSCP基因杂合突变(其CDS序列如SEQ NO.5与SEQ NO.6所示)，第一条链第151、152位处TA缺失，第二条链152、153位处AC缺失。