一種水稻粒型相關(guān)蛋白gif1及其編碼基因與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種水稻巧粒粒型相關(guān)的蛋白GIFl 及其編碼基因與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水稻作為重要的糧食作物，在我國的糧食安全保障中具有重要的作用，不斷提高 稻谷單位面積產(chǎn)量是關(guān)系國計(jì)民生的大事。粒型對(duì)胚乳結(jié)構(gòu)、米粒外觀、千粒重、結(jié)實(shí)率、穗 粒數(shù)等性狀均有巨大的影響，不僅是水稻品質(zhì)的重要指標(biāo)，同時(shí)也是產(chǎn)量增加的關(guān)鍵因素。 伴隨基因定位群體的不斷發(fā)展，W及新型分子標(biāo)記的進(jìn)一步開發(fā)，陸續(xù)有更多的水稻關(guān)鍵 性狀基因被定位W及克隆。關(guān)于運(yùn)些新基因的研究大大的加強(qiáng)了人們對(duì)水稻巧粒性狀遺傳 特性和分子機(jī)理的認(rèn)知，同時(shí)運(yùn)些基因的合理利用指導(dǎo)并促進(jìn)了水稻單產(chǎn)的增加和品質(zhì)的 提局。
[0003] 至今，Gramene 〇化化ttp : //www. gramene . org/QTL)數(shù)據(jù)庫已收錄栽培稻QTL 8646個(gè)，其中產(chǎn)量相關(guān)性狀QTL 2064個(gè)，粒型相關(guān)QTL 219個(gè)，包含控制粒長位點(diǎn)26個(gè)，控制 粒寬、粒厚、長寬比位點(diǎn)分別31、3、9個(gè)，控制粒重位點(diǎn)22個(gè)。粒重性狀OTL較少可能由于粒重 基因與環(huán)境互作較強(qiáng)，遺傳特性相對(duì)復(fù)雜，及性狀鑒定相對(duì)困難造成的。粒型相關(guān)WL主要 分布在第1、第2、第3及第5染色體上。在不同定位結(jié)果中，不同性狀的OTL匯集可能在同一染 色體區(qū)段，運(yùn)可能代表了基因連鎖或一因多效的情況，解釋了群體中粒型多個(gè)性狀同步出 現(xiàn)的現(xiàn)象；另一方面，同一性狀的WL也可能定位到不同染色體上，運(yùn)則從染色體水平上解 釋了粒型數(shù)量性狀的來源。
[0004] 近年來，在全世界特別是中國科學(xué)家的積極努力下，水稻粒型和產(chǎn)量性狀相關(guān)基 因的克隆取得了長足的進(jìn)展，但是由于數(shù)量性狀QTL克隆的復(fù)雜性，導(dǎo)致了現(xiàn)在已克隆的水 稻粒型和產(chǎn)量性狀相關(guān)基因還很少，水稻中調(diào)控粒型的機(jī)理任然不清楚，不完善。因此，水 稻巧粒粒型相關(guān)基因 GIFl的克隆和功能研究，對(duì)于明確水稻中調(diào)控巧粒粒型的分子機(jī)制和 其在雜交育種中的應(yīng)用具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的首要目的在于提供一種水稻粒型相關(guān)蛋白GIF1。
[0006] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述水稻粒型相關(guān)蛋白GIFl的編碼基因。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述水稻粒型相關(guān)蛋白GIFl或編碼基因在控制水稻 巧粒粒型(長、寬）、提高水稻粒重及產(chǎn)量方面的應(yīng)用。
[000引本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，一種水稻粒型相關(guān)蛋白GIFl，具有如SEQ ID NO. 2所示的氨 基酸序列。
[0009]本發(fā)明水稻粒型相關(guān)蛋白GIFl還包括多膚，可W是重組多膚、天然多膚、合成多 膚，優(yōu)選的是重組多膚。本發(fā)明的多膚可W是天然純化的產(chǎn)物，或是化學(xué)合成的產(chǎn)物，或是 使用重組技術(shù)從原核或真核宿主(例如，細(xì)菌、酵母、高等植物、昆蟲和哺乳動(dòng)物細(xì)胞）中產(chǎn) 生。根據(jù)重組生產(chǎn)方案所用的宿主，本發(fā)明的多膚可W是糖基化的，或可W是非糖基化的。 本發(fā)明的多膚還可包括或不包括起始的甲硫氨酸殘基。
[0010] 本發(fā)明水稻粒型相關(guān)蛋白GIFl還包括GIFl蛋白的片段、衍生物和類似物。本文中， 術(shù)語"片段"、"衍生物"和"類似物"是指基本上保持本發(fā)明的GIFl蛋白相同的生物學(xué)功能或 活性的多膚。本發(fā)明的多膚片段、衍生物或類似物可W是（1)有一個(gè)或多個(gè)保守或非保守性 氨基酸殘基(優(yōu)選保守型氨基酸殘基)被取代的多膚，而運(yùn)樣的取代的氨基酸殘基可W是也 可W不是由遺傳密碼編碼的，或（2)在一個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基中具有取代基團(tuán)的多膚，或 (3)成熟多膚與另一個(gè)化合物（比如延長多膚半衰期的化合物，例如聚乙二醇)融合所形成 的多膚，或(4)附加的氨基酸序列融合到此多膚序列而形成的多膚(如前導(dǎo)序列或分泌序列 或用來純化此多膚的序列或蛋白序列，或融合蛋白）。根據(jù)本文的定義，運(yùn)些片段、衍生物和 類似物屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的范圍。
[0011] 在本發(fā)明中，GIFl蛋白指具有SEQ ID NO.2序列的多膚。本發(fā)明還包括與SEQ ID NO.2序列的蛋白相同功能的、SEQ ID NO.2序列的變異形式，即本發(fā)明水稻粒型相關(guān)蛋白 GIFl為SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而 形成的具有同等功能的氨基酸序列。運(yùn)些變異形式包括(但并不限于）：若干個(gè)(通常為1-50 個(gè)，較佳地1-30個(gè)，更佳地1-20個(gè)，最佳地1-10個(gè)或更少1-8個(gè)或1-5個(gè))氨基酸的缺失、插入 和/或取代，W及在C末端和/或N末端添加一個(gè)或數(shù)個(gè)(通常為20個(gè)W內(nèi)，較佳地為10個(gè)W 內(nèi)，更佳地為5個(gè)W內(nèi)）氨基酸。例如，在本領(lǐng)域內(nèi)，用性能相似的氨基酸進(jìn)行取代時(shí)，通常不 會(huì)改變蛋白質(zhì)的功能。又比如，在C末端和/或N末端添加一個(gè)或數(shù)個(gè)統(tǒng)稱也不會(huì)改變蛋白質(zhì) 的功能。還包括GIFl蛋白的活性片段和活性衍生物。
[0012] 多膚的變異形式包括：同源序列、保守性變異體、等位變異體、天然突變體、誘導(dǎo)突 變體、在高或低的嚴(yán)謹(jǐn)度條件下能與GIFl蛋白編碼DNA雜交的DNA所編碼的蛋白、W及利用 GIFl蛋白的抗血清獲得的多膚或蛋白。所述的同源序列是指具有與SEQ ID NO.2序列有至 少50%，較佳地至少60% ,70% ,80%，更佳地至少85% ,90% ,95%相同性的多膚。本發(fā)明還 提供了其他的多膚，如包含GIFl蛋白或其片段的融合蛋白。除了幾乎全長的多膚外，本發(fā)明 還包括了 GIFl蛋白的可溶性片段。通常，該片段具有GIFl蛋白的至少約20個(gè)連續(xù)的氨基酸， 通常至少約30個(gè)連續(xù)氨基酸，較佳地至少約50個(gè)連續(xù)氨基酸，更佳地至少約100個(gè)連續(xù)的氨 基酸，最佳地至少約150個(gè)連續(xù)氨基酸。
[0013] 本發(fā)明還提供GIFl蛋白或多膚的類似物。運(yùn)些類似物與天然的GIFl蛋白的差異可 W是氨基酸序列上的差異，也可W是不影響序列的修飾形式上的差異，或者兼而有之。運(yùn)些 多膚包括天然或誘導(dǎo)的遺傳變異體。誘導(dǎo)變異體可W通過各種技術(shù)得到，如通過福射或暴 露于誘變劑而產(chǎn)生的隨機(jī)誘變，還可W通過定點(diǎn)誘變法或其他的已知的分子生物學(xué)的技 術(shù)。類似物還包括具有不同于天然k氨基酸殘基（如D-氨基酸）的類似物，W及具有非天然 存在的或合成的氨基酸(如e-氨基酸）的類似物。應(yīng)理解，本發(fā)明的多膚并不限于上述例舉 的代表性多膚。
[0014] 修飾(通常不改變一級(jí)結(jié)構(gòu))形式包括:體內(nèi)或體外的多膚的化學(xué)衍生形式如乙酷 化或簇基化。修飾還包括糖基化。修飾形式還包括具有憐酸化氨基酸殘基(如憐酸酪氨酸， 憐酸絲氨酸，憐酸蘇氨酸)的序列。還包括被修飾從而提高了其抗蛋白水解性能或優(yōu)化了溶 解性能的多膚。
[0015] 在本發(fā)明中還包括GIFl蛋白保守性變異蛋白（多膚），與SEQ ID NO.2的氨基酸序 列相比，有至多20個(gè)，較佳地至多10個(gè)，更佳地至多5個(gè)，最佳地至多3個(gè)氨基酸被性質(zhì)相似 或相近的氨基酸所替代而形成的多膚，且保留與SEQ ID NO.2序列的蛋白相同的功能。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了上述水稻粒型相關(guān)蛋白GIFl的編碼基因，即GIFl基因，其核 巧酸序列如SEQ ID NO. 1所示。
[0017] 本發(fā)明的多聚核巧酸(稻粒型相關(guān)蛋白GIFl的編碼基因）可W是DNA形式或RNA形 式。DNA形式包括cDNA、基因組DNA或人工合成的DNAdDNA可W是單鏈或是雙鏈的。DNA可W是 編碼鏈或非編碼鏈。編碼成熟多膚的編碼區(qū)序列可W與SEQ ID NO.2所示的編碼區(qū)序列相 同或者是簡并的變異體。如本文所用，"簡并的變異體"在本發(fā)明中是指編碼具有SEQ ID NO. 2的蛋白質(zhì)，但與SEQ ID NO. 2所示的編碼區(qū)序列有差別的核巧酸序列。
[001引編碼SEQ ID NO.2的成熟多膚的多核巧