[發明專利]一種控制水稻谷粒產量、抽穗期和株高的多效性基因Ghd7的克隆及應用

有效

• 申請號: 200710053199.4
• 申請日: 2007-09-12
• 公開（公告）號: CN101148674A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 邢永忠;張啟發;薛為亞
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域。具體涉及一種控制水稻谷粒產量，抽穗期和株高的多效性基因Ghd7的克隆及應用。

背景技術

水稻谷粒產量是水稻生產最為關注的終極性狀之一，它是每穗實粒數，有效穗數和千粒重的復合性狀。每穗實粒數是每穗穎花數和結實率決定的。大量的研究表明，每穗穎花數由于具有較高遺傳力，對產量貢獻較大，很大程度上決定水稻產量而備受重視。抽穗期是很重要的生物學性狀，直接決定水稻品種的生態適應性和季節適應性。而株高與生物學產量息息相關，與收獲指數密切相關，影響產量的穩定性。因此，闡明每穗實粒數，抽穗期和株高的遺傳基礎和分子機理有利于改良水稻豐產性和穩產性。

抽穗期受基本營養基因和感光基因調控(Tanisaka?et?al.Jpn?J?Breeding，1997，442：657-668；Tsai，Rice?genet?Newslett，1985，2：77-78)。水稻品種的地域分布，秈粳稻分化也認為與抽穗期基因進化有關。因此，揭示抽穗期的遺傳基礎可以為水稻的進化研究提供線索，為選育不同生態型水稻品種提供理論指導。利用經典遺傳學和分子遺傳學手段，都證明了抽穗期是由少數質量性狀基因和多個數量性狀基因(QTL?Quantitative?Trait?Loci)控制的。其中，水稻第7染色體的著絲粒附近的C1023-R1440區間的抽穗期QTL(該QTL在本發明中被命名為Ghd7)在秈粳交的群體(Li等，2003，Theor.Appl.Genet.108：141-153)，秈秈交群體(Xing等，2002，Theor.Appl.Genet.105：248-257)，粳粳交群體(Lin等，2003，Breeding?Sci.53：51-59)和野栽群體(Thomson等，2003，Theor.Appl.Genet.107：479-493)等不同群體里檢測到，但不同群體里的遺傳效應差別很大。本實驗室利用珍汕97/明恢63衍生的F_2∶3和重組自交系群體也多次檢測到Ghd7區域檢測到一個控制抽穗期的QTL，最高可以揭示抽穗期總變異的25％左右(Xing等，2001，Acta.Bot.Sin.43：721-726；Yu等，2002，Theor.Appl.Genet.104：619-625)。這些結果表明Ghd7基因可以在不同的遺傳背景以及不同環境下都能穩定表達。多年的遺傳學研究認為株高也是少數質量性狀基因和多個QTL控制的。不同的群體(Li等，1996，Genetics，145：453-465；Li等，2003，Theor.Appl.Genet.108：141-153；Li等，2006，The?New?Phyto.170：185-193；Xiao等，1996，Theor?Appl?Genet，92：230-244)在Ghd7區間也發現存在影響株高的QTL，受環境影響。同時，也有群體在這個區間檢測到影響谷粒產量性狀的QTL(Brondani等，2002，Theor?Appl?Genet，104：1192-1203；Li等，1996，Genetics)。我們在同一地點不同年份的相同季節種植珍汕97/明恢63的F₂，RIL和“永久F₂”群體，在同一個組合衍生的不同世代群體里，均發現這個QTL能控制抽穗期，株高和每穗穎花數和產量(Yu等，1997，Proc.Natl.Acad.Sci.USA94：9226-9231；Xing等，2001，Acta.Bot.Sin.43：721-726；Yu等，2002，Theor.Appl.Genet.104：619-625；Xing等，2002，Theor.Appl.Genet.105：248-257；Hua等，2002，Genetics?162：1885-1895)。這是其他研究小組未報到過的。Ghd7同時影響每穗穎花數，抽穗期和株高，明恢63等位基因對3個性狀表現增加表型值。因此，Ghd7對于水稻產量和品種適應性的改良具有巨大的應用潛力和前景，對Ghd7進行精細定位和克隆，為水稻的高產育種提供新的基因資源。