[發明專利]利用BGIos135基因促進植物根的生長

有效

• 申請號: 201010538261.0
• 申請日: 2010-11-10
• 公開（公告）號: CN101979600A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發明（設計）人: 楊爽;孫紅正;李寧;倪雪梅
• 申請（專利權）人: 深圳華大基因科技有限公司
• 主分類號: C12N15/63
• 分類號: C12N15/63;C12N15/82;C12N15/29;C12N1/21;C12N5/10;A01H4/00;A01H5/00;C12R1/01
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 羅菊華

發明領域

本發明涉及用于促進植物根的生長的方法。特別地，本發明利用BGIos135基因促進植物根的生長。

發明背景

水稻是我國重要的經濟作物，其栽種面積為4.5億畝左右。世界上約有60％的人口以稻米作為日常主食。通過水稻的分子育種來提高產量，給全球的糧食生產帶來了巨大收益。矮稈基因的利用和多分蘗水稻的育成，使我國的水稻產量取得了巨大飛躍。但在相當長的一段時間里，我國的水稻單產出現了徘徊不前的局面。由此，許多育種工作者從育種理論和方法上提出了新的思路和設想，希望使水稻單產取得新的突破。在水稻的高產育種理論上，國際水稻研究所于20世紀90年代初就提出了基于新株型的超級稻理論，然而，到目前為止，在水稻的育種科研與實踐中對水稻地下部分的形態和生理性狀的改良卻未能在水稻的分子育種中得以具體體現。

目前我國水稻的水肥利用率低，這不僅造成大量人力、物力和財力的浪費，而且大量的化學肥料和農藥通過地表徑流以及土壤滲透排入江河湖泊和地下水中，對地表和地下水造成嚴重污染。這已經成為環境污染的一個重要方面。另一方面，全世界近一半的水稻種植面積處在缺水的狀態下，嚴重影響了水稻產量的提高。我國很多地區由于相對缺乏灌溉用水，致使水稻生產難以發展，這在一定程度上影響了耕地資源的充分利用。因此，提高水稻本身的水肥利用率，發展節水型水稻，是新時期可持續農業發展的又一基本要求。而對于提高水稻品種本身的肥料利用率來說，根系的相關形態和生理性狀的改良至關重要。隨著環保和農業的進一步發展，在經濟發達的地區，解決水稻易發生根倒伏，提高水肥利用率已成為提高水稻產量和發展的一個關鍵問題。從根系角度研究水稻抗根倒伏的生物學、力學機制及其遺傳基礎，對于從栽培和育種角度減輕水稻根倒伏的危害，具有巨大的現實和長遠意義。

水稻根系既是吸收養分和水分的重要器官，也是一些物質合成和運輸的器官，它的形態發育對水稻產量和品質的影響很早就引起人們的注意。育種學家主要關注于環境對根系生長發育的影響(孫傳清等，中國農業科學.1995，28(1)：42-48)以及根系與產量等因素之間的相互關系(凌啟鴻等，中國農業科學.1984，(4)：3-11)，然而，關于根系的分子育種研究卻很少報道。與根系性狀表達相關的分子標記的開發表明，控制水稻根系發育的是數量性狀(Yadav等人，Theor?Appl?Genet.1997，94：619-632；徐吉臣等，遺傳學報.2002，29(3)：245-249)，但這并未引起足夠的重視。石慶華等(中國農業科學.1997，30(4)：61-67)研究了根系發育與地上部分的相關關系，并指出，在栽培上培育有利于塑造理想株型的根型是水稻高產栽培的新要求，深根系更有利于高產。但是，育種工作者至今未能就什么是理想的水稻根型提出具體明確的指標。

目前，如何從思路和技術上提出一種嶄新的方法來定位水稻根系發育的基因已成為水稻育種的關鍵。相關研究表明，檢測自然選擇信號可能是一條嶄新的、高通量的鑒定有用基因的道路。由于人工選擇的時間短，遺傳重組事件少，受選擇的基因與其鄰近區域會緊密連鎖，因此，如果觀察到一個基因組區域的多態性分布很特別，具有統計學顯著性，那么該區域含有的基因和突變位點即有可能與選擇的性狀相關。研究表明，水稻全基因組大約6％的區域為SNP高變區，這些區域可能富集了與亞種分化和重要復雜農藝性狀相關的基因(Tang等人，PLoS?Genet.2006，2：e199)。Gao?L?Z等(BMC?Evolutionary?Biology.2008，8：11)通過對栽培稻和普通野生稻進行對比分析，建立了理論群體遺傳學數學模型，檢測了60個微衛星位點所受的人工選擇，發現了一些留有顯著選擇痕跡的位點以及其近鄰的可能的功能基因。但這些研究離從全基因組水平全面分析人工選擇的基因依然遙遠，這主要是因為數據量遠遠不夠，模型和方法也有待提高。迄今為止識別出的水稻性狀基因如qSH1、Rc、sh4、hd1(Kovach等人，Trends?in?Genetics.2007，23(11)：578-587)，以及PROG1(Jin等人，Nature?Genetics.2008，40(11)：1365-1369)和GIF1(Wang等人，Nature?Genetics.2008，40(11)：1370-1374)仍然是通過傳統的圖位克隆手段獲得的。