CN101698677A - 一种植物株高相关蛋白及其编码基因与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物株高相关蛋白及其编码基因与应用。本发明提供的蛋白质，是如下(a)或(b)的蛋白质：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物株高相关的由序列1衍生的蛋白质。本发明的调控植物株高发育相关蛋白主要控制植物株高，表达后可导致植物矮化，并且相对于正常高株为显性，将其应用于植物杂交育种利用等工作，是重要的矮源。选用显性矮秆基因作为矮源，株高问题的解决将变得容易，亲本筛选的范围将更广泛，有利于远缘杂交包括籼、粳间亚种间杂交亲本的选配。

Description

一种植物株高相关蛋白及其编码基因与应用

技术领域

本发明涉及一种植物株高相关蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

株高是水稻(Oryza sativa L.)重要的农艺性状之一。20世纪60年代，世界范围内以作物矮化育种为标志的“绿色革命”使谷物产量有了大幅度的提高。编码赤霉素合成途径氧化酶OsGA20ox2的半矮秆基因sd-1，是水稻“绿色革命”的主要基因。在我国，除了极少数品种含有sd-g、sd-t(t)外，绝大部分的籼稻品种都含有来自矮仔占或矮脚南特的sd-1基因。而粳稻品种的矮源复杂，其株高可能受微效多基因控制。长期利用的单一的矮化基因易导致遗传背景狭窄。在粳籼杂交优势的利用上，因籼粳杂交导致杂种植株偏高。寻找既具有较强的降秆能力，又不会引起其它不良效应的矮源，尤其是显性矮秆基因矮源是水稻育种工作者的重要目标。因此，拓宽水稻的新矮源，开展水稻矮秆基因的鉴定、遗传机理和矮化机制研究是水稻遗传育种工作的重要研究内容之一。

水稻矮生性遗传主要有两种类型：由主基因控制的质量性状和由微效多基因控制的数量性状遗传。水稻矮秆基因根据其矮化效应，一般分为矮秆基因和半矮秆基因。Parnell等最早报道了一个由单隐性基因控制的自然矮秆突变系。Oryoji报道由一对隐性基因控制的人工诱变产生的矮小突变体。在日本水稻基因连锁群和命名委员会迄今为止所报道的61个矮秆基因(以d-编号命名)和15个半矮秆基因(以sd编号命名)中，已经有48个矮秆、半矮秆基因被定位。

植物FIE蛋白含有7个WD基序，每个WD基序由大约40个氨基酸组成，WD基序最早发现于G蛋白的β亚基，也称Trp-ASP或WD40，具有保守的GH(glycine-histidine)和WD(tryptophan-aspartic acid)序列，该基元在蛋白质的相互作用方面具有重要作用。目前，在许多蛋白质，如参与细胞分裂、mRNA修饰、跨膜信号转导、物质运输等过程的调控蛋白质中均发现了WD基元。Madrona进一步分析发现，WD基元存在于真核生物的1％～2％蛋白质中，但在原核生物中很少。另外，很多研究证实，WD-重复蛋白家族的一个共同的作用机制是调控多个蛋白质复合物的装配，其重复的WD基元作为蛋白质互作的支架，可以同时参与几个蛋白质的相互作用。

FIE基因在拟南芥中有1个拷贝，各组织中均有表达，通过与其它蛋白形成复合体，抑制同源异型基因表达，从而抑制同源转化的发生，从而调控植物的正常发育。而单子叶植物水稻中未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种植物株高相关蛋白及其编码基因与应用。

本发明提供的植物株高相关蛋白(OsFIE1)，来源于稻属水稻(Oryza sativa)，是如下(a)或(b)的蛋白质：

(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)将序列1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/或添加且与植物株高相关的由序列1衍生的蛋白质。

序列表中的序列1由466个氨基酸残基组成。

为了使(a)中的OsFIE1便于纯化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。

表1  标签的序列

标签	残基	序列
			Poly-Arg	5-6(通常为5个)	RRRRR
Poly-His	2-10(通常为6个)	HHHHHH
			FLAG	8	DYKDDDDK
Strep-tag II	8	WSHPQFEK
			c-myc	10	EQKLISEEDL

上述(b)中的OsFIE1可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的OsFIE1的编码基因可通过将序列表中序列2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。

编码上述植物株高相关蛋白的基因(OsFIE1)也属于本发明的保护范围。

所述基因可为如下1)或2)或3)的DNA分子：

1)序列表中序列2所示的DNA分子；

2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码植物株高蛋白的DNA分子；

3)与1)或2)限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码植物株高相关蛋白的DNA分子。

序列表中的序列2由1401个核苷酸组成。

所述严格条件可为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液中，在65℃下杂交并洗膜。

含有以上任一所述基因的重组表达载体也属于本发明的保护范围。

可用现有的植物表达载体构建含有所述基因的重组表达载体。

所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端，如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂合成酶Nos基因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3’端转录的非翻译区均具有类似功能。

使用所述基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或组成型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、玉米的泛素启动子(Ubiquitin)，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本发明的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。

为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。

所述重组表达载体可将所述基因插入pCAMBIA2300质粒的多克隆位点得到。具体来说，所述重组表达载体可将pCAMBIA2300质粒Xba I和Sal I位点间的小片段取代为所述基因(OsFIE1)得到。

含有以上任一所述基因(OsFIE1)的表达盒、转基因细胞系及重组菌均属于本发明的保护范围。

扩增所述基因(OsFIE1)全长或任一片段的引物对也属于本发明的保护范围。

本发明的另一个目的是提供一种培育矮化转基因植物的方法，是将所述基因导入目的植物(如细胞或组织)中，得到株高矮于所述目的植物的转基因植物。具体来说，可以将所述重组表达载体导入所述目的植物中，得到株高矮于所述目的植物的转基因植物。所述目的水稻具体可为986083或中花11。

所述蛋白、所述基因、所述重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌或所述方法均可应用于培育不同株高的植物。所述蛋白、所述基因、所述重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌或所述方法均可应用于植物育种。

利用任何一种可以引导外源基因在植物中表达的载体，将编码所述蛋白的基因导入植物细胞，可获转基因细胞系及转基因植株。携带有所述基因的表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。被转化的植物宿主既可以是单子叶植物，也可以是双子叶植物，如：烟草、百脉根、拟南芥、水稻、小麦、玉米、黄瓜、番茄、杨树、草坪草、苜宿等。

本发明的调控植物株高发育相关蛋白主要控制植物株高，该水稻株高发育相关蛋白的编码基因表达后可导致植物矮化，并且相对于正常高株为显性，将其应用于植物杂交育种利用等工作，是重要的矮源。选用显性矮秆基因作为矮源，株高问题的解决将变得容易，亲本筛选的范围将更广泛，有利于远缘杂交包括籼、粳间亚种间杂交亲本的选配。

附图说明

图1为突变基因的精细定位。

图2为野生型986083和突变体986083D的株高对比形态，a为野生型，b为突变体。

图3为转pCAMBIA2300-OsFIE1植株PCR分子鉴定结果。

图4为转pCAMBIA2300-OsFIE1植株表型鉴定结果；a为转空载体的986083植株，b为转EH-pCAMBIA2300-OsFIE1的986083植株。

具体实施方式

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。

突变体水稻986083D：中国农业科学院作物科学研究所；Genetic analysis ofa novel dominantrice dwarf mutant 986083D，Ruizhen Qin，Yang Qiu，ZhijunCheng，Xueyan Shan，Xiuping Guo，Huqu Zhai，Jianmin Wan，Euphytica(2008)：160379-387；中国农业科学院作物科学研究所2005年选育得到的矮杆突变体水稻。

实施例1、植物株高相关蛋白及其编码基因的发现

一、水稻显性矮秆突变体986083D及其遗传分析

利用在同源四倍体水稻H3774花药培养后代中得到一个显性矮秆突变体986083D进行研究。突变体与其野生型相比表现为：(1)植株显著变矮，穗长及各节间均相应缩短，株高降低约49％；(2)每株穗数多达28.3个，增加约139.8％；(3)每穗粒数减少约51.9％，明显降低结实率(13.4％)；(4)籽粒变小，千粒重11.7g，谷粒呈椭圆形；(5)株型紧凑，叶片短窄，叶色深绿；见图2。

用纯合矮秆突变体986083D作为父本，与八个水稻品种：非洲B(粳)、ITA165(粳)、拟二九丰(籼)、H9(粳)、乌血糯(籼)、因原白米(籼)、云南旱稻(粳)和珍汕97B(籼)配制杂交组合。所有F₁种植在海南，株高都低于亲本中亲值，比高秆亲本降低37.5％～59.4％，表现半矮秆(见表2)，这是到目前为止在水稻中报道的降秆能力最强的突变体。

表2  纯合986083D与8个亲本杂交，F₁株高降秆能力(海南，长度单位：cm)

组合	母本株高	父本株高	F1株高	中亲值	F1低于中亲值	降秆率(％)
							拟二九丰×986083D	140.2	29	75.8	84.6	10.4	45.9
云南旱稻×986083D	167.4	29	67.9	98.2	30.9	59.4
							H9×986083D	182.7	29	82.1	105.9	22.5	55.1
珍汕97B×986083D	113	29	70.6	71	0.6	37.5
							ITA165×986083D	91.3	29	47.2	60.2	21.6	48.3

组合	母本株高	父本株高	F1株高	中亲值	F1低于中亲值	降秆率(％)
							因原白米×986083D	146.6	29	73.2	87.8	16.6	50.1
非洲B×986083D	155.1	29	74.7	92.1	18.9	51.8
							乌血糯×986083D	138	29	65.4	83.5	21.7	52.6

种植121个对矮秆突变体单株收种形成的株系。株高发生分离的株系有88个，不分离的矮秆纯合系33个，在88个杂合株系中，经卡方测验，87.6％株系中的矮株数与高株数之比符合3∶1。其中的高秆株与纯合矮秆株不再分离，而杂合矮秆株仍然分离。说明矮秆性状的分离属一对等位基因的遗传比例，矮秆性状相对于高秆性状为显性。

二、突变基因初步定位

在水稻12条染色体上，按照每隔10cM挑选一个引物的标准，随机挑选660个SSR标记对作图群体父、母本(986083D和培矮64)进行多态性筛选，共筛得具有多态的引物157对，均匀地分布于水稻12条染色体上，标记间平均距离在10-30cM。利用157个多态标记分析随机选取的F₂群体中20个隐性高株，发现位于第8号染色体短臂上SSR标记RM6356与RM6208与表型存在较明显的连锁，在该位置附近开发新的SSR标记，利用521株隐性高秆单株将目的基因初步定位于SSR标记SS-17(2.4cM)和SS-23(0.48cM)之间2.88cM的区域之内(图1)。

SSR标记分析的方法如下：

(1)提取上述选取单株的总DNA作为模板，具体方法如下：

①取0.2克左右的水稻幼嫩叶片，置于Eppendorf管中，管中放置一粒钢珠，把装好样品的Eppendorf管在液氮中冷冻5min，置于2000型GENO/GRINDER仪器上粉碎样品1min。

②加入660μl提取液(含100mM Tris-Hcl(PH 8.0)，20mM EDTA(PH 8.0)，1.4M NaCl，0.2g/ml CTAB的溶液)，漩涡器上剧烈涡旋混匀，冰浴30min。

③加入40μl 20％SDS，65℃温浴10min，每隔两分钟轻轻上下颠倒混匀。

④加入100μl 5M NaCl，温和混匀。

⑤加入100μl 10×CTAB，65℃温浴10min，间断轻轻上下颠倒混匀。

⑥加入900μl氯仿，充分混匀，12000rpm离心3min。

⑦转移上清液至1.5mL Eppendorf管中，加入600μl异丙醇，混匀，12000rpm离心5min。

⑧弃上清液，沉淀用70％(体积百分含量)乙醇漂洗一次，室温凉干。

⑨加入100μl 1×TE(121克Tris溶于1升水中，用盐酸调PH值至8.0得到的溶液)溶解DNA。

⑩取2μl电泳检测DNA质量，并用DU800分光光度仪测定浓度(BechmanInstrument Inc.U.S.A)。

(2)将上述提取的DNA稀释成约20ng/μl，作为模板进行PCR扩增；

PCR反应体系(10μl)：DNA(20ng/ul)1ul，上游引物(2pmol/ul)1ul，下游引物(2pmol/ul)1ul，10xBuffer(MgCl₂free)1ul，dNTP(10mM)0.2ul，MgCl₂(25mM)0.6ul，rTaq(5u/ul)0.1ul，ddH₂O 5.1ul，共10ul。

PCR反应程序：94.0℃变性5min；94.0℃变性30s、55℃退火30s、72℃延伸1min，共循环35次；72℃延伸7min；10℃保存。PCR反应在MJ Research PTC-225热循环仪中进行。

(3)SSR标记的PCR产物检测

扩增产物用8％非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析。以50bp的DNA Ladder为对照比较扩增产物的分子量大小，银染显色。

三、突变基因精细定位

根据初步定位的结果，在突变基因所在区域附近寻找公共图谱上的分子标记，并自行开发SSR和Indel标记。用F₂群体中的高秆单株验证，在该染色体的相关区段筛选更多标记进一步定位突变体基因。在986083D与培矮64杂交衍生的F₂群体中选取1976个F₂群体中的高株表型的水稻植株用于突变基因精细定位，利用公共图谱上的分子标记和基于水稻基因组序列数据自行开发的SSR和Indel分子标记对突变基因进行精细定位，并根据定位结果初步确定突变基因。

将公共图谱的SSR标记与水稻基因组序列进行整合，下载突变位点附近的BAC/PAC克隆序列，用SSRHunter软件搜索克隆中的SSR。通过BLAST程序在线筛选在9311与Nipponbare之间表现多态的SSR，对有多态的SSR设计引物。根据RGP上日本晴和9311序列进行比对，开发了60对SSR标记，得到4个多态标记为SS-1、SS-2、SS-17、SS-23(表3)，分别与突变基因的距离为0.2cM、2.1cM、2.4cM、0.48cM。利用类似的引物设计方法，开发了47对日本晴和9311之间Indel标记，得到4个多态标记为I2、I4、I6、I13(表3)，交换单株数分别是0、3、3、4。、

表3  设计用于初步定位和精细定位的分子标记

标记	引物	大小(bp)	类型	所在克隆
					SS-1	5′-CTGGTTTTGTGGAGAGGAGG-3′5′-CAGGTTAGCCGCAGCATA-3′	186	SSR	OJ1613_G04
SS-2	5′-CCATGTCTTGGATGACTGCA-3′5′-CTCAACAAAATGCTCCACAA-3′	250	SSR	P0680F05
					SS-17	5′-TGCCTCTTTCCTCCTCTTG-3′5′-CTCACCGTCCATCCACTCAC-3′	192	SSR	OSJNBb0009H02
SS-23	5′-TCTGTTCGCTAACTTGGAT-3′5′-GCTTCCTCCTTCGTGATG-3′	129	SSR	OJ1119_D01
					I2	5′-AGAATTGATATGGATGCACC-3′5′-TTGCTTATGCAGGAGGTATT-3′	226	Indel	OJ1613_G04
I4	5′-CACACCAAACCCACCAGAC-3′5′-TACCAAGACAACACCGACG-3′	157	Indel	OJ1613_G04

标记	引物	大小(bp)	类型	所在克隆
					I6	5′-AGATGGTCTCCAACTGCAAC-3′5′-TGCCACAAGCACACATAAAC-3′	160	Indel	P0680F05
I13	5′-CTAACTATTTTGCTTGCCGA-3′5′-AAAAGTCAACGGCGTCATAC-3′	195	Indel	OJ1613_G04

精细定位结果如图1所示，图1中a为设计的SSR标记与突变基因连锁图谱。b含有突变基因的BAC重叠群，箭头表示在BAC上设计的标记。c和d为利用F₂群体中的1976个具有突变表型单株精细定位突变基因的连锁图谱，横线上方数字表示各个标记与突变基因位点间的交换个体数。

四、突变基因的获得

根据定位的位点设计引物primer1和primer2。

primer1(下划线所示的序列为Xba I酶识别位点)：

5’GCGCTCTAGACCTCATCACCGCTCTCCTC 3’；

primer2(下划线所示的序列为Sal I酶识别位点)：

5’GCGCGTCGACAGTCACCGACCAACATCCTG3’。

以primer1和primer2为引物，以突变体水稻986083D的幼苗提取的mRNA反转录的cDNA为模版，进行PCR扩增获得目的基因。扩增反应在PTC-200(MJResearch Inc.)PCR仪上进行：94℃3min；94℃30sec，60℃30sec，72℃2min，35个循环；72℃10min。将PCR产物回收纯化后连接入pBS-T(购自北京Tiangen公司)，测序载体，转化大肠杆菌DH5α感受态细胞(天根生化科技(北京)有限公司，目录号：CB101)，挑选阳性克隆后，进行测序。

序列测定结果表明，PCR反应获得的片段具有序列表中序列2所示的核苷酸序列，编码466个氨基酸残基组成的蛋白质(见序列表的序列1)。将序列1所示的蛋白命名为OsFIE1，将序列1所示的蛋白的编码基因命名OsFIE1，将含有OsFIE1的pBS-T命名为pBS-OsFIE1。OsFIE1蛋白含有7个WD(tryptophan-aspartic acid)结构域。

实施例2、转基因植物的获得和鉴定

一、重组表达载体构建

将实施例1构建的pBS-OsFIE1用Xba I和Sal I双酶切，将含OsFIE1基因的片段回收，连接到经Xba I和Sal I双酶切处理的pCAMBIA2300载体上(澳大利亚CAMBI公司)上，得到重组表达载体。

将重组表达载体转化大肠杆菌DH5α感受态细胞。提取质粒进行酶切和测序检测，检测结果表明，获得了含有序列2所示OsFIE1基因的重组质粒，将其命名为pCAMBIA2300-OsFIE1(骨架载体为pCAMBIA2300，在Xba I和Sal I位点之间插入了序列2所示的OsFIE1基因)。

二、重组农杆菌的获得

用电击法将pCAMBIA2300-OsFIE1转化农杆菌LBA4404(Invitrogen公司，18313-015)菌株，得到重组农杆菌，提取质粒进行PCR及酶切鉴定。

PCR鉴定用引物：

primer3：5’-GCCCTCGTCTTTCAACCTAC-3’；

primer4：5’-CCTTATGGCTGATTTCACTTGT-3’；

扩增产物为854bp即为鉴定阳性。

将PCR及酶切鉴定正确的重组农杆菌命名为EH-pCAMBIA2300-OsFIE1。

三、转基因植物的获得

将EH-pCAMBIA2300-OsFIE1转化986083和中花11(两个水稻品种均购自中国农业科学院作物科学研究所种质资源库)。具体方法为：

(1)28℃培养EH-pCAMBIA2300-OsFIE1 16小时，收集菌体，并稀释到含有100μmol/L卡那霉素的N6液体培养基(Sigma公司，C1416)中至浓度为OD₆₀₀≈0.5，获得菌液；

(2)将培养至一个月的水稻成熟胚胚性愈伤组织与步骤(1)的菌液混合侵染30min，滤纸吸干菌液后转入共培养培养基(N6固体共培养培养基，Sigma公司)中，24℃共培养3天；

(3)将步骤(2)的愈伤接种在含有150mg/L潮霉素(Sigma公司)的N6固体筛选培养基上第一次筛选(16天)；

(4)挑取健康愈伤转入含有200mg/L潮霉素的N6固体筛选培养基上第二次筛选，每15天继代一次；

(5)挑取抗性愈伤转入含有150mg/L潮霉素的分化培养基上分化；

得到分化成苗的T₀代阳性植株。

用电击法将pCAMBIA2300转化农杆菌LBA4404，得到对照菌株，用对照菌株转化986083和中花11，得到转空载体对照植株甲(出发植株为986083)和转空载体对照植株乙(出发植株为中花11)，方法同上。

四、转基因植株的鉴定

将步骤三获得的T₀代阳性植株、986083(野生型对照)种子、986083D(突变体对照)种子、中花11(正常高株对照)种子、转空载体对照植株在温室中种植。提取植株叶片的DNA，以primer5和primer6为引物对进行PCR扩增(primer5：5’-TTAATAACACATTGCGGACGT-3’；primer6：5’-GGATTGCACGCAGGTTCTC-3’，引物序列是针对载体序列的，非转该载体的植株扩不出对应条带)；以PCR产物为模板，以primer7和primer8为引物对进行PCR扩增(primer7：5’-CCTGTCTACGCCATTGTCTTC-3’；primer8：5’-ATCAATGTCGCAAGCCCAG-3’，引物序列是针对OsFIE1基因组序列的)。

PCR反应体系：DNA(20ng/ul)2ul，上下游引物(10pmol/ul)各2ul，10×Buffer(MgCl₂ free)2ul，dNTP(10mM)0.4ul，MgCl₂(25mM)1.2ul，rTaq(5u/ul)0.4ul，ddH₂O₄ 10ul，总体积20ul。

扩增反应在PTC-200(MJ Research Inc.)PCR仪上进行：94℃3min；94℃30sec，55℃45sec，72℃1min，35个循环；72℃5min。

用试剂盒(北京Tiangen公司)纯化回收PCR产物。PCR产物用1％的琼脂糖胶分离，用EB染色。结果表明：获得16株PCR检测阳性的转OsFIE1基因植株(1株的出发植株为986083；15株的出发植株为中花11)。部分植株的电泳图见图3。图3中：1为野生型为模板，没有扩增出条带；2为突变体为模板，没有扩增出条带；3为中花11为模板，没有扩增出条带；4为转EH-pCAMBIA2300-OsFIE1的986083植株为模板，扩增出条带；5-7为转EH-pCAMBIA2300-OsFIE1的中花11的其中的3株为模板，扩增出条带。

T₀代转OsFIE1基因植株、986083(野生型对照)、986083D(突变体对照、中花11(正常高株对照)和T₀代转空载体对照植株成株的株高见表4。

表4  不同植株在相同培养条件下的株高

用EH-pCAMBIA2300-OsFIE1转化986083得到的转基因植株和用EH-pCAMBIA2300-OsFIE1转化中花11得到的转基因植株表型均为矮型，而非转基因的野生型986083和中花11以及转空载体对照植株的表型还是高株。

用EH-pCAMBIA2300-OsFIE1转化986083得到的转基因植株的照片见图4。图4中，a为转空载体的986083植株，b为转EH-pCAMBIA2300-OsFIE1的986083植株。

结果表明，所有PCR鉴定阳性的转EH-pCAMBIA2300-OsFIE1水稻植株其表型由转基因前的高株(OsFIE1基因为显性基因)转变为转基因后的矮株。验证了转基因后的矮株性状是由OsFIE1基因控制的，即该OsFIE1基因为调控株高发育相关基因。

序列表

<110>中国农业科学院作物科学研究所

<120>一种植物株高相关蛋白及其编码基因与应用

<130>CGGNARY92628

<160>2

<210>1

<211>466

<212>PRT

<213>稻属水稻(Oryza sativa)

<400>1

Met Gly Pro Thr Ser Arg Asn His Lys Ser Ser Gln Lys Asp Val Ala

1               5                   10                  15

Pro Asn Glu Ala Lys Pro Pro Arg Tyr Pro Gln Arg Asn Arg Ser Ile

            20                  25                  30

Thr Ala Ser Ala Ser Ala Ser Ala Phe Ala Ser Pro Ala Val Ala Asn

        35                  40                  45

Ser Arg Val Ala Lys Glu Arg Pro Ser Ser Ser Thr Ala Gly Glu Gly

    50                  55                  60

Glu Pro Gln Glu Thr Val Leu Lys Leu Pro Ser Ile Pro Thr Leu Pro

65                  70                  75                  80

Ala Arg Met Ala Lys Leu Val Pro Leu Glu Gly Leu Gly Cys Glu Ala

                85                  90                  95

Ala Val Gly Ser Leu Thr Pro Ser Arg Glu Arg Glu Tyr Lys Val Thr

            100                 105                 110

Asn Lys His Thr Glu Gly Arg Arg Pro Val Tyr Ala Ile Val Phe Asn

        115                 120                 125

Phe Leu Asp Val Arg Tyr Tyr Asp Ile Phe Ala Thr Ala Cys Gly Pro

    130                 135                 140

Arg Leu Ser Thr Tyr Arg Cys Leu Met Asn Gly Lys Phe Ala Leu Leu

145                 150                 155                 160

Gln Ser Tyr Leu Asp Asp Asp Met Asn Glu Ser Phe Phe Thr Val Ser

                165                 170                 175

Trp Ala Cys Asp Ile Asp Gly Asn Pro Leu Leu Val Ala Ala Gly Ser

            180                 185                 190

Thr Gly Ile Ile Arg Val Ile Asn Cys Ala Thr Glu Lys Ile Tyr Lys

        195                 200                 205

Ser Leu Val Gly His Gly Gly Ser Val Asn Glu Ile Lys Ser Gln Pro

    210                 215                 220

Ser Asn Pro Ser Leu Ile Ile Ser Ala Ser Lys Asp Glu Ser Ile Lys

225                 230                 235                 240

Leu Trp Asn Val Gln Thr Gly Ile Leu Ile Leu Val Phe Gly Gly Val

                245                 250                 255

Gly Gly His Arg His Glu Val Leu Gly Val Asp Phe His Thr Ser Asp

            260                 265                 270

Ile Tyr Arg Phe Leu Ser Cys Gly Met Asp Asn Thr Val Arg Ile Trp

        275                 280                 285

Ser Met Lys Glu Phe Trp Glu Tyr Val Glu Lys Ser Tyr Ser Trp Thr

    290                 295                 300

Asp Ala Thr Ser Lys Phe Pro Thr Lys Phe Val Gln Phe Pro Val Leu

305                 310                 315                 320

Cys Ala Glu Ile His Ser Asn Tyr Val Asp Cys Thr Lys Trp Leu Gly

                325                 330                 335

Asp Phe Val Leu Ser Lys Ser Val Glu Asn Glu Ile Leu Leu Trp Glu

            340                 345                 350

Ser Ile Thr Lys Glu Glu Asn Pro Gly Glu Gly His Ile Asp Val Leu

        355                 360                 365

Gln Lys Tyr Pro Val Pro Glu Cys Asn Ile Trp Phe Met Lys Phe Ser

    370                 375                 380

Cys Asp Phe His His Asn Gln Leu Ala Ile Gly Asn Arg Asp Gly Lys

385                 390                 395                 400

Val Tyr Val Trp Lys Val Gln Thr Ser Pro Pro Val Leu Ile Ala Arg

                405                 410                 415

Leu Asn Asn Pro Gln Val Lys Ser Ala Ile Arg Gln Thr Ala Val Ser

            420                 425                 430

Phe Asp Gly Ser Thr Ile Leu Ala Cys Thr Glu Asp Gly Asn Ile Trp

        435                 440                 445

Arg Trp Asp Glu Val Asp His Pro Thr Ala Pro Val Pro Ser Lys Lys

    450                 455                 460

Gln Lys

465

<210>2

<211>1401

<212>DNA

<213>稻属水稻(Oryza sativa)

<400>2

atgggcccca ctagtaggaa ccataaatca tctcaaaaag atgtggcacc gaatgaagcc     60

aaaccacccc gatatccaca gcgcaaccgc tccatcactg cctctgcctc tgcctctgcc    120

tttgcctctc ccgctgttgc caactccaga gttgccaagg aaaggccatc ttcatcaact    180

gctggtgaag gtgaaccaca ggaaacggtg ctaaagcttc caagcatccc aacacttcct    240

gcacggatgg caaagttggt gccattagag gggttgggat gcgaggcagc ggtgggatcg    300

ctaacaccga gtcgggagcg agaatacaag gtgaccaaca agcacactga gggaaggcgc    360

cctgtctacg ccattgtctt caatttcctc gatgttcgct actacgacat cttcgccacc    420

gcctgtggcc ctcgtctttc aacctaccgc tgcctcatga atggcaaatt tgctcttctg     480

caaagctatc ttgatgacga tatgaatgag tcattcttca ctgtgagctg ggcttgcgac     540

attgatggca atccattgtt agtagctgca ggaagcactg gaatcattcg agtcatcaac     600

tgtgccactg agaagatata taagagtctt gttggccatg gtggttcagt aaacgaaata     660

aagtctcaac catcgaatcc ttcactcatc atttctgcaa gcaaggatga atctattaag     720

ctgtggaatg tgcagacagg gatcttaatt ttggtttttg gtggagtagg aggtcaccga     780

cacgaagtac ttggtgttga cttccacaca tctgatatct accgcttttt aagttgtgga     840

atggacaaca ctgtgagaat ctggtcaatg aaagaattct gggaatatgt tgagaaatcc     900

tattcatgga ctgatgctac atcaaaattt ccaacaaaat ttgtccaatt tccggtcctg     960

tgtgctgaaa tacattctaa ctatgtagac tgtactaaat ggcttgggga ctttgtcctg    1020

tcaaagagtg ttgaaaatga aatcttgctg tgggaatcga tcacaaaaga agaaaaccct    1080

ggcgagggtc acattgatgt tcttcagaag taccctgtgc cagaatgtaa catctggttc    1140

atgaaattct catgtgattt tcaccacaat cagttggcaa taggaaaccg tgatggtaaa    1200

gtctatgtct ggaaagtaca gaccagccct cctgttctaa ttgctcggct caataatcca    1260

caagtgaaat cagccataag gcagactgca gtgtcctttg atggaagcac aatccttgcc    1320

tgcacagagg atggcaacat atggcgttgg gatgaagtgg atcacccaac cgccccagtc    1380

ccaagcaaga aacaaaagtg a                                              1401

Claims (10)

1.一种蛋白质，是如下(a)或(b)的蛋白质：

(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)将序列1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/或添加且与植物株高相关的由序列1衍生的蛋白质。

2.编码权利要求1所述蛋白的基因。

3.根据权利要求2所述的基因，其特征在于：所述基因是如下1)或2)或3)的DNA分子：

1)序列表中序列2所示的DNA分子；

2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码植物株高相关蛋白的DNA分子；

3)与1)或2)限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码植物株高相关蛋白的DNA分子。

4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。

5.如权利要求4所述的重组表达载体，其特征在于：所述重组表达载体是将权利要求2或3所述基因插入pCAMBIA2300质粒的多克隆位点得到的。

6.扩增权利要求2或3所述基因的全长及其任意片段的引物对。

7.一种培育矮化转基因植物的方法，是将权利要求2或3所述基因导入目的植物中，得到株高矮于所述目的植物的转基因植物。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：权利要求2或3所述基因通过权利要求4或5所述重组表达载体导入所述目的植物中。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述目的植物为水稻；所述目的植物为水稻品种986083或水稻品种中花11。

10.权利要求1所述蛋白、权利要求2或3所述基因、权利要求4或5所述重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌或权利要求7至9中任一所述方法在培育不同株高植物中的应用。

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