[發明專利]調控水稻開花的光周期鈍感突變體hd1-3基因及其應用

無效

• 申請號: 201010141782.2
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN101792770A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 欒維江;孫宗修
• 申請（專利權）人: 天津師范大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;A01H5/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

本研究得到國家自然科學基金項目(30871328)、天津師范大學中青年教師學術創新推進計劃(52X09039，5RL082)的資助。?

技術領域

本發明屬于水稻整體生長發育情況改進的技術領域，涉及水稻光周期鈍感突變體hd1-3基因及其應用，該基因對于調控水稻的抽穗開花至關重要。?

背景技術

“民以食為天”，糧食在國民經濟中具有舉足輕重的地位。水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全世界約有三分之二的人口以水稻為主要的食物。其種植面積占我國糧食面積27％，產量卻占糧食總產的39％。水稻精確的圖位序列已于2005年全面完成并發表，這為水稻功能基因的克隆提供了有利的條件。水稻的一生要經歷營養生長期和生殖生長期兩個時期，從營養生長向生殖生長的轉變對水稻的開花結實至關重要，這一轉變過程不僅僅是由水稻內部基因所決定，還受外界環境因素的影響，決定這一轉變過程最重要的環境因素之一就是光周期。水稻是短日照植物，能在短日條件下實現從營養生長向生殖生長的轉變，從而開花結實，完成水稻的整個生活史，因此弄清光周期條件下水稻開花機理對于水稻的育種有重要的意義。綜觀水稻遺傳育種發展歷程，人們永遠不會忘記兩次綠色革命為全世界人民帶來的巨大恩惠，從矮腳烏尖矮源的發現到野敗型胞質雄性不育系的發現，水稻產量大幅度提高。雜交水稻育種已實現了三系配套，以光溫敏雄性不育系為親本的“兩系法”簡化了雜交育種程序，并使雜交水稻的品質也有明顯改善。研究表明，光周期不但對水稻的基本營養生長期起決定性作用，而且對光溫敏雄性不育系育性轉換至關重要。?

春化作用對于冬性作物至關重要，例如冬小麥必須經過春化階段才能開花結實，完成其生活史，但對南方春夏播種的作物(例如水稻)積溫比春化作用更為重要。光照條件對植物的長生發育影響十分廣泛，通過了春化階段的冬性作物還必須通過適合的光照條件才能開花結實，而一些不受春化影響的植物也必須在適當的光照條件下才能正常發育。光照主要通過光周期依賴的途徑影響植物的開花，光周期現象最早是從植物對季節?的變化的適應而觀察到的，根據光周期的反應類型可將植物分為三種類型：長日照植物、短日照植物和日中性植物(Garner?and?Allard，1920，1923；Vergara?et?al.1985)。長日照植物對日長反應比較寬松，長日照處理能提早開花，但在一定的短日條件也可以開花，只不過開花期延遲。而短日照植物對光照時間要求相對較嚴，短日條件能促進其開花，而長日條件則會推遲其開花。但是一些感光性較強的短日照植物品種在長日照條件下不能開花結實，其生長只停留在營養生長階段。后來研究者通過暗期間斷反應證實了短日照植物主要對暗期的長度做出反應，而不是決定于每日的光照長度(Hamner?andBonner，1938；Thomas?and?Vince-Prue，1997)。短日照植物可以識別一定的暗期長度，當暗期達到一定的臨界值時，不管日長多少，其都能從營養生長階段轉變到生殖生長階段，從而開花結實。日中性植物對日照長度沒有反應，在長日條件及短日條件下都能正常開花結實。?

近年來植物開花的分子機理的研究已有了長足的進展，特別在模式植物擬南芥研究中較為深入，擬南芥是長日照植物，已知的光周期條件下所涉及的基因網絡主要包括光信號相關基因(Light?signal?related?genes)、開花時間基因(Flowering-time?genes)和花分生組織特性基因(Floral?meristem?identity?genes)三類。光信號相關基因可以感知光的刺激，將外界光刺激轉變為植物細胞能識別的信號向內傳遞，從而使植物發生一系列的生理生化反應。光信號相關基因主要包括光受體基因及生物鐘基因。已知的光受體基因主要有光敏色素基因(PHYA～PHYE)和隱花色素基因(CRY1和CRY2)。植物可以通過這兩類光受體基因感知不同區域的光，通過3條光受體途徑(紅光途徑、藍光途徑和遠紅光途徑)調控植物的開花(Lin?et?al.2000a)。已知的生物鐘基因包括ELF3、ZTL、CCA1、LHY、TOC1、ELF4、GI(Hicks?et?al?1996；Schaffer?et?al.1998；Wanget?al.1998；Fowler?et?al.1999；Somers?et?al.2000；Strayer?et?al.2000；Alabadiet?al.2001；Kikis?et?al.2005)，這些基因都具有表達水平上的晝夜節律性變化，對于植物保持正確的生物鐘循環發揮著重要作用。?