[發(fā)明專利]縮短禾本科植物的稈的基因及產(chǎn)生短稈禾本科植物的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380028681.6
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN104395469B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 富田因則
• 申請（專利權(quán)）人: 國立大學(xué)法人鳥取大學(xué);國立大學(xué)法人靜岡大學(xué)
• 主分類號: C12N15/09
• 分類號: C12N15/09;A01H1/00;A01H5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李慧惠,石克虎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及縮短禾本科植物高度的基因、產(chǎn)生短稈禾本科植物的方法、和短稈禾本科植物。

背景技術(shù)

禾本科植物是農(nóng)業(yè)上非常重要的植物，包括稻、小麥、大麥、燕麥、黑麥、黍（proso millet）、粟（foxtail millet）、日本粟（Japanese millet）、玉米、龍爪稷（finger millet）、高粱等。具有長稈的禾本科植物由于強風(fēng)諸如臺風(fēng)趨于倒伏，并由此作物產(chǎn)量嚴重降低。

在通過尋找短稈基因開發(fā)具有抗倒伏（loading resistance）的品種中，具有短稈禾本科植物的育種已進行許多年。然而，當植物高度縮短時，植物的穗（panicle）和籽粒常常變得大小降低。這樣的短稈基因從生產(chǎn)力的觀點看不是期望的。因此，存在對不影響穗和籽粒但僅適當?shù)乜s短植物高度的的短稈基因的需求。

在已發(fā)現(xiàn)的短稈基因中，僅sd1已被進行實際應(yīng)用。sd1基因產(chǎn)生稱為“半矮化”的特征，其中穗長度正常，并且整個植株高度縮短。sd1基因是赤霉素（GA）生物合成的C20-氧化酶基因的缺損形式。目前種植于世界許多地方的短稈稻的品種包括美國開發(fā)的Calrose 76、東南亞開發(fā)的IR 36、日本開發(fā)的Hikari-Shinseiki等。這些短稈品種的遺傳分析顯示所有品種具有與半矮化基因sd1的基因座相同的基因座。換言之，目前短稈禾本科植物的栽培僅由一個特定基因所主導(dǎo)，并且該僅僅一個特定基因被廣泛使用。考慮到維持并擴展品種的遺傳多樣性的育種目的，在培育來開發(fā)具有抗倒伏的品種中使用除sd1基因之外的短稈基因應(yīng)該被鼓勵，并且需要新的短稈基因。

近期，半矮化基因d60剛剛發(fā)現(xiàn)（非專利文獻1和2）。d60基因是相比于不具有d60基因的植物高度縮短植物高度約20 cm的基因。

半矮化基因d60與gal（其是配子致死基因并廣泛存在于稻中）共存對于雄配子和雌配子都是致死的。因此，Koshihikari d60株系或具有d60的品種或株系諸如Hokuriku 100 (基因型: d60d60GalGal)與另一品種或株系(D60D60galgal)之間的F₁雜交種（cross）(D60d60Galgal)顯示75％的花粉和種子育性，并且F₂后代顯示特定的遺傳模式，其中它以六株可育長稈植株(4 D60D60 : 2 D60d60GalGal) : 兩株部分不育長稈植株(D60d60Galgal = F1型) : 一株短稈植株(d60d60GalGal)的比例分離。因此，Gal對于d60的遺傳是必需的。d60基因是有價值的短稈基因，其在無Gal的同時人工突變的情況下無法在自然界中獲得。

已發(fā)現(xiàn)半矮化基因d60位于稻植物的二號染色體上，并顯示為遺傳上和功能上獨立于sd1的基因，sd1位于一號染色體上（專利文獻1）。也已經(jīng)開發(fā)了選擇具有d60基因和Gal基因的禾本科植物的方法，其中所述方法包括使用DNA標記物或基因標記物確定d60基因在二號染色體上的存在和/或Gal基因在五號染色體上的存在（這對于d60基因的遺傳是必需的）（專利文獻1）。

然而，d60基因從未被鑒定到并且d60的縮短功能從未被闡明。d60基因也從未投入實際使用。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：JP-A 2008-237138

非專利文獻

。

發(fā)明概述

本發(fā)明待解決的問題

本發(fā)明的目標是鑒定除sd1以外的短稈基因并使用除sd1以外的短稈基因產(chǎn)生短稈禾本科植物。

問題的解決辦法

在上述情況下，本發(fā)明人集中于使用d60基因并深入研究以鑒定該基因并闡明其縮短稈的功能。作為d60基因精細作圖的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)d60候選基因的區(qū)域位于距二號染色體的短臂端約10.2-10.5 Mb處。隨后，本發(fā)明人進行d60候選基因的測序并最終鑒定到作為Os02g0280200基因的功能缺損形式的d60基因。因此，本發(fā)明得到完成。

具體而言，本發(fā)明提供：

[1] 產(chǎn)生短稈禾本科植物的方法，其包括在禾本科植物中抑制Os02g0280200基因的表達，

[2] 根據(jù)[1]的方法，其中通過反義方法或誘變方法抑制Os02g0280200基因的表達，