蛋白激酶基因PMF1在调控水稻抽穗期和产量中的应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程技术领域。具体涉及蛋白激酶基因PMF1在调控水稻抽穗期和产量中的应用。本发明专利技术克隆的PMF1蛋白是一种蛋白激酶，它与OsFD1基因共定位于细胞核，通过磷酸化修饰水稻抽穗期基因OsFD1，从而调节水稻抽穗期和产量。降低或缺失PMF1基因，影响OsFD1基因的磷酸化状态进而导致开花复合体FAC(RFT1/14‑3‑3/OsFD1)活性减弱，可以调控水稻抽穗期延迟16‑20天，水稻单株产量增产58％。本发明专利技术克隆的PMF1基因可用于水稻抽穗期的分子调控，实现水稻单株产量的增加，具有重要的应用价值。

Application of protein kinase gene PMF1 in regulating heading stage and yield of rice

【技术实现步骤摘要】
蛋白激酶基因PMF1在调控水稻抽穗期和产量中的应用
本专利技术属于植物基因工程
，具体涉及蛋白激酶基因PMF1在调控水稻抽穗期和产量中的应用，具体涉及一个磷酸化修饰水稻抽穗期基因OsFD1的蛋白激酶基因PMF1的分离克隆、功能验证及应用。通过基因工程技术调控PMF1基因的表达量，从而调节成花素激活复合物(Florigenactivationcomplex，FAC)的活性，实现调控水稻的抽穗期和产量。
技术介绍
水稻抽穗期是茎顶端分生组织由营养生长阶段向生殖生长阶段转换的一个非常关键的生长发育过程。水稻抽穗期与水稻品种生态地理适应性和产量密切相关，是水稻引种和品种培育的一个重要农艺性状。近年来，影响水稻光周期抽穗期的相关基因被相继克隆，人们对水稻抽穗期基因影响产量和生态地理适应性有了更好的了解。水稻抽穗期基因Ghd7同时调控株高和每穗粒数，在长日照下超表达Ghd7能延迟水稻抽穗、增加株高和穗粒数(Xue等，NaturalvariationinGhd7isanimportantregulatorofheadingdateandyieldpotentialinrice.NatGenet，(2008)：761-767)；Ghd8/DTH8也同时调控水稻的生育期、株高和产量性状(Wei等，DTH8suppressesfloweringinrice,influencingplantheightandyieldpotentialsimultaneously.PlantPhysiol，(2010)：1747-1758；Yan等，AmajorQTL,Ghd8,playspleiotropicrolesinregulatinggrainproductivity,plantheight,andheadingdateinrice.MolPlant，(2011)：319-330)。Ghd7和Ghd8通过独立于开花调控路径的分子途径影响分蘖数和穗部分枝的多少来调控水稻产量。抽穗期调控基因Ehd1和Hd1通过调控一次枝梗数和每穗的颖花数来调控产量(Endo-Higashi等，FloweringtimegenesHeadingdate1andEarlyheadingdate1togethercontrolpanicledevelopmentinrice.PlantCellPhysiol，(2011)：1083-1094)。成花素基因RFT1在水稻开花和生态地理适应性中起到非常重要的作用，适应高纬度地区种植的水稻品种的RFT1位点都是有功能的(Zhao等，GeneticinteractionsbetweendivergedallelesofEarlyheadingdate1(Ehd1)andHeadingdate3a(Hd3a)/RICEFLOWERINGLOCUST1(RFT1)controldifferentialheadingandcontributetoregionaladaptationinrice(Oryzasativa).NewPhytol，(2015)：936-948)。因此，研究水稻抽穗期调控的分子机理对指导植物育种实践及品种推广均具有重要的应用意义。水稻光周期开花调控网络研究成果揭示成花素Hd3a/RFT1作为内源开花信号的分子机制。成花素Hd3a/RFT1调控下游基因AP1/FRUITFUL-like和SEPALLATA-like的MADS-box转录因子的转录表达，决定着水稻成花转化起始(Schmid等，Dissectionoffloralinductionpathwaysusingglobalexpressionanalysis.Development，(2003)：6001-6012)。研究表明成花素Hd3a与受体14-3-3互作形成Hd3a/14-3-3复合物后，再与OsFD1结合形成成花素激活复合物(Florigenactivationcomplex，FAC)，FAC中OsFD1通过与OsMADS14/OsMADS15启动子结合激活OsMADS14/OsMADS15表达，促进水稻成花转换(Purwestri等，The14-3-3proteinGF14cactsasanegativeregulatoroffloweringinricebyinteractingwiththeflorigenHd3a.PlantCellPhysiol，(2009)：429-438；Taoka等，14-3-3proteinsactasintracellularreceptorsforriceHd3aflorigen.Nature，(2011)：332-335)。水稻成花素RFT1与Hd3a高度同源，负责长日照条件下水稻成花转化(Komiya等，Hd3aandRFT1areessentialforfloweringinrice.Development，(2008)：767-774；Komiya等，Agenenetworkforlong-dayfloweringactivatesRFT1encodingamobilefloweringsignalinrice.Development，(2009)：3443-3450)，但长日照条件下FAC复合体的形成及调控水稻抽穗期的功能有待解析。蛋白磷酸化修饰对调控蛋白生理功能具有非常重要的作用。水稻FAC中OsFD1中192位丝氨酸(S192)残基是OsFD1蛋白与14-3-3/Hd3a形成FAC的关键磷酸化修饰位点，S192A突变(Ala替换Ser)使OsFD1丧失与14-3-3互作的功能(Taoka等，14-3-3proteinsactasintracellularreceptorsforriceHd3aflorigen.Nature,(2011)：332-335)。然而，参与与OsFD1蛋白磷酸化修饰的基因及其功能尚未研究。本专利技术通过分子生化实验鉴定到一个新的OsFD1互作蛋白PMF1(PhosphorylationModifierofOsFD1)，PMF1基因编码的445个氨基酸包含proteinkinase结构域。PMF1蛋白具有蛋白激酶活性，能够磷酸化修饰OsFD1，从而形成FAC调控水稻抽穗期，实现水稻适时抽穗，保障品种在合适生态条件下的产量。本专利技术利用Tos17标签技术在水稻中分离了PMF1基因，通过突变体表型分析、基因表达分析和基因功能验证证明PMF1基因具有调控水稻抽穗期和产量的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是分离、克隆调控水稻抽穗期和产量新基因PMF1及其编码蛋白，通过遗传转化方法将PMF1转化到水稻植物体内，通过调控其表达从而调控水稻抽穗期和改良水稻产量。本专利技术通过分子生化实验鉴定到与OsFD1互作的蛋白，申请人将其命名为PhosphorylationModifierofOsFD1(简称PMF1)。PMF1基因的核苷酸序列如序列表SEQIDNO：1所示，PMF1基因编码的蛋白质序列如序列表SEQIDNO：2所示。本专利技术在分子和细胞水平证实PMF1和OsFD1蛋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蛋白激酶基因PMF1在调控水稻抽穗期中的应用，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO：1所示。/n

【技术特征摘要】
1.蛋白激酶基因PMF1在调控水稻抽穗期中的应用，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如序列表SEQIDNO：1所示。


2.蛋白激酶基因PMF1在调控水稻抽穗期中的应用，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昌银，彭强，刘涛，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42