一种水稻转录因子bZIP34及其编码基因在延迟植物抽穗期中的应用

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种水稻转录因子bzip34及其编码基因在延迟植物抽穗期中的应用。

背景技术：

1、水稻是我国重要的粮食作物之一，超过一半的人口以稻米为口粮。我国地域辽阔，南北纬度跨度较广，导致不同地区的气候差异也较大，因此需要选择合适抽穗期的水稻品种种植。抽穗是从营养生长过渡到生殖生长的重要标志，通常将种子开始播种到主穗刚抽出这段时间称为抽穗期。抽穗期作为水稻重要的农艺性状，决定着稻米的种植范围和田间产量。抽穗过早导致营养生长时间太短，产量严重下降；抽穗过晚导致灌浆后期遭遇低温胁迫，严重影响稻米产量和品质。水稻抽穗时间受到多种因素的影响，例如光周期、干旱、赤霉素和温度等。光周期作为对水稻抽穗影响最大的外界环境因子，根据日照时间的长短分为短日照(short-day，sd)和长日照(long-day，ld)。水稻是一种典型的sd模式生物，sd处理能够加速水稻抽穗。目前在水稻中共发现两条较为保守的调控抽穗期的通路：osgi-hd1-hd3a和ghd7-ehdl-hd3a/rft1。随着水稻功能基因组学的快速发展，越来越多的控制水稻抽穗期的基因被克隆，深入研究并解析这些基因参与调控水稻抽穗期的作用机制，将有助于我们通过基因工程的手段对水稻的抽穗期进行改良，扩大不同水稻品种的国内的种植面积。

2、真核生物的转录起始一般需要多个蛋白因子参与，其中转录因子能够结合rna聚合酶ii形成起始复合体，共同参与转录起始的过程。根据与dna结合的结构域的特征不同，可以将转录因子分为bzip、nac、myb、nf-y和wrky等几大类，其中bzip转录因子广泛存在植物中。碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper，bzip)因含有高度保守的bzip结构域而得名，bzip结构域分为紧密结合的dna基本区和亮氨酸拉链二聚区。bzip结构由60～80个氨基酸组成，形成连续的α-螺旋结构，通过亮氨酸拉链形成二聚体。

3、水稻基因组中bzip转录因子含有89个成员，目前为止已经克隆多个成员，并展开了功能研究。例如，osbzip47和osbzip58分别参与植物种子的生长发育和淀粉合成，osbzip1和osbzip52分别参与生物胁迫和非生物胁迫的响应过程，bzip蛋白的osbz8和hy5分别参与水稻激素信号的传导和参与光信号传导和形态建成。

4、osbzip34基因属于水稻bzip转录因子家族的一个成员，位于水稻第3染色体上。目前为止，已经有专利揭示bzip34可以用于禾本科植物的产量性状或种子的淀粉特性，进而获得高产和种子淀粉含量升高的植物。有关bzip34的研究报道主要与产量和稻米淀粉特性相关，未有其在植物抽穗期性状的研究报道。鉴于bzip转录因子的功能多种多样，本专利主要揭示bzip34在调控植物抽穗期中的功能和相关应用。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了水稻转录因子bzip34或其编码基因在延迟植物植物抽穗期中的应用。本发明首次发现该转录因子与水稻抽穗期相关，在正常的水稻和拟南芥中过表达本发明蛋白bzip34的编码序列能够显著延迟两种植物的抽穗时期。本发明将有助于进一步解析植物的抽穗期调控机制，并为通过基因工程技术改良植物抽穗期提供了基因资源和理论参考。

2、技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了水稻转录因子bzip34或其编码基因在延迟植物植物抽穗期中的应用，所述水稻转录因子bzip34的氨基酸序列如seq idno.2所示，水稻转录因子bzip34的编码基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

3、该水稻转录因子bzip34来自稻属水稻(oryza sativa var.zhonghua 11)。本发明序列表中的seq id no.2由340个氨基酸残基组成，中间的第232至296位氨基酸为bzip(basicleucine zipper domain)结构域。本发明序列表中的seq id no.1由1020个核苷酸组成。

4、本发明的水稻转录因子bzip34还包括将seq id no.2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/或添加且与抽穗期相关的由seq id no.2衍生的蛋白质。

5、本发明的水稻转录因子bzip34可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

6、上述的bzip34的编码基因可通过将序列表中seq id no.1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。

7、上述的bzip34的编码基因还包括在严格条件下与seq id no.1所示的dna序列杂交且编码所述蛋白的dna分子；

8、进一步地，其与seq id no.1所示的dna序列具有90％以上同源性，且编码抽穗期相关蛋白的dna分子；

9、其中，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。

10、本
技术实现要素：
还包括含有水稻转录因子bzip34的编码基因的表达盒、重组表达载体、重组细胞或重组菌在延迟植物抽穗期中的应用，所述水稻转录因子bzip34的编码基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

11、为了便于转基因阳性植株的筛选，所述重组表达载体可为在pcambia1305-ubi-gfp载体(含有gfp绿色荧光蛋白标签)的多克隆位点spe i和bamh i之间重组插入所述基因(bzip34)得到的重组质粒。所述重组质粒具体可为pcambia1305-ubi-bzip34-gfp；所述pcambia1305-ubi-bzip34-gfp是将由bzip34的cds(由于后面连接gfp标签，所有是去掉终止密码子)片段通过同源重组技术插入到pcambia1305-ubi-gfp多克隆位点spe i和bamh i之间得到的(南京诺唯赞公司，clonexpress ii one step cloning kit)。

12、其中，所述植物包括但不仅限于水稻或拟南芥。

13、本发明内容还包括一种培育抽穗期延迟的转基因植物的方法，将含有水稻转录因子bzip34的重组表达载体导入植物中，得到抽穗期延迟的转基因植物。

14、其中，所述含有水稻转录因子bzip34的重组表达载体是将核苷酸序列如seq idno.1所示的水稻转录因子bzip34的编码基因导入载体中得到。

15、其中，所述植物表达载体包括双元农杆菌载体或用于植物微弹轰击的载体。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。

16、其中，所述载体包括pcambia1305-ubi-gfp。

17、其中，所述水稻转录因子bzip34的编码基因前还包括增强型启动子或组成型启动子。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。

18、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。

19、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。

20、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优势：本发明首次发现转录因子bzip34与水稻抽穗期相关，在正常的水稻和拟南芥中过表达转录因子bzip34基因能够显著延迟两种植物的抽穗时期。本发明的过表达转录因子bzip34影响水稻和拟南芥的抽穗时间。将所述蛋白的编码基因导入到普通植物中，可以得到抽穗期延迟的转基因植物。因此，所述蛋白及其编码基因可以应用于作物抽穗期性状的遗传改良。