[發明專利]OsChls2基因在調控水稻葉綠素含量中的應用

在審

• 申請號: 201310565731.6
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN104630233A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 王功偉;汪全秀
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 張紅兵

技術領域

本發明涉及植物基因工程技術領域，具體涉及到一個位于水稻第2染色體上控制葉綠素含量的基因OsChls2的克隆與應用。?

背景技術

綠色組織是植物進行光合作用的主要場所，其光合效率的提高對作物產量意義重大。理論上作物產量潛力可根據公式Y=0.487*St*εi*εc*εp計算(Monteith,1977)。研究發現，現代水稻品種合理密植后對光合有效輻射的攔截效率εi高達80-90%，收獲指數εp也已達到50-60%，兩者進一步提升的空間均十分有限。因總太陽輻射能St在一定地理位置和生長季節是固定的，上式中唯一可用來大幅提高產量的是光能利用效率εc(Horton,2000;Zhu?et?al2008;2010)。C3植物最大光能利用效率理論上可達4.6%，但田間觀測的水稻等作物最大光能利用率往往僅為理論值的1/3，平均光能利用率僅為0.5%。葉綠素具有收集和傳遞光能的作用，反應中心的特殊葉綠素a分子還可以將光能轉化為化學能。研究表明，在作物育種實踐中可通過天線葉綠素含量的優化來提高光合效率。?

葉綠素含量的遺傳基礎比較復雜，受多個基因調控，是典型的數量性狀。利用分子標記遺傳連鎖圖譜及分離群體可以定位到控制該性狀的QTLs，與此同時，還可通過關聯分析對控制該性狀的基因進行定位。關聯分析是一種以連鎖不平衡為基礎和前提，通過鑒定自然群體內各性狀與分子標記或候選基因相關性的分析方法，可鑒定控制生物特定性狀的基因區段（QTL）（Gupta?et?al2005；Rafalski2010）。與傳統QTL定位方法相比，關聯分析的優點主要體現在：（1）關聯分析在精細定位方面更加直接和方便，其作圖精度更高（Buckler?et?al?2002）；（2）關聯分析能同時檢測到多個等位基因，并有可能鑒定出最優等位基因；（3）由于關聯分析使用的是自然存在的種質資源群體，因此不需要利用多年時間來構建作圖群體（Meuwissen?et?al2000；Flint-Garcia?et?al2003；Whitt?et?al2003；Flint-Garcia?et?al2005）。?

通常關聯分析有兩種策略，包括全基因組關聯分析（Genome-Wide?Association?Study，GWAS）和候選基因關聯分析（Candidate?Gene?Association?Study）（Aranzana?et?al2005；Cockram?et?al2010；Huang?et?al2010）。但是無論是何種策略，基本包括以下4個步驟：（1）選擇具有高度遺傳多樣性的種質材料；（2）群體結構分析來避免假陽性關聯；（3）對無?數特定的目標性狀進行多點、多年、多重復的準確考察（Flint-Garcia?et?al2003；Wilson?et?al2004）；（4）在分析了種質材料的群體結構、標記間LD水平和目標性狀的表型數據后，即可運用關聯分析軟件（如TASSEL或ANOVA）進行關聯分析（Wu?et?al2001）。?

本發明采用新一代測序技術對533份水稻核心種質完成了重測序，建立了全基因組關聯分析平臺，并對種質葉綠素含量進行了系統考察，進一步通過全基因組關聯分析(GWAS)檢測到具極顯著效應的位點。本發明采用關聯分析的策略發掘控制葉綠素含量自然變異主效基因OsChls2，然后在自然群體中挑選部分材料進行了重測序驗證，發現在自然群體中存在5種單倍型，選擇其中一個單倍型的等位基因作為轉化片段，對其進行超量表達，發現該等位基因能顯著降低水稻葉綠素含量。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，從水稻中分離克隆一個控制葉綠素含量基因的完整編碼區段DNA片段，并對該基因進行了超量表達研究，發現該基因能極顯著降低水稻葉綠素含量，顯然該基因在調控水稻葉綠素含量中具有重要育種價值。申請人將該基因命名為OsChls2。?

本發明的目的還包括OsChls2基因在調控水稻葉綠素含量中的應用。?

未達到上述目的，在本發明中，申請人通過高通量測序技術對533份核心種質進行了測序，根據測序結果將材料分為不同的亞群。然后通過對ind及aus亞群進行OsChls2全基因組的深度測序，并對葉綠素含量性狀進行了分析，轉化試驗表明超量表達的家系葉綠素含量出現了下降。?

本發明分離克隆的OsChls2（在本說明書中有時候表述為hap2）主效基因的核苷酸序列如序列表SEQ?ID?NO：2所示，其等位基因hap1的核苷酸序列如SEQ?ID?NO：1所示。?