[發(fā)明專利]小RNA基因miR396b在提高作物產(chǎn)量中的應用

在審

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• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN105177036A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紹清;高峰;朱英國
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N1/21;C12N1/19;C12N1/15;A01H5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 常海濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及作物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及小RNA基因miR396b在提高作物產(chǎn)量中的應用。

背景技術(shù)

水稻是我國的主糧之一，提高水稻產(chǎn)量是一項長期的任務，影響水稻產(chǎn)量的一個關(guān)鍵因素是每穗粒數(shù)。農(nóng)業(yè)科學工作者對每穗粒數(shù)進行了大量的研究，目前已經(jīng)克隆了一些調(diào)控水稻幼穗發(fā)育的基因，對幼穗發(fā)育的分子機理取得了一定的進展，但將成果應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基因尚少。

水稻的產(chǎn)量因子包括有效穗、千粒重、結(jié)實率和穗粒數(shù)等性狀。而一次枝梗數(shù)和二次枝梗數(shù)則直接決定了每穗的穗粒數(shù)，從而決定了單株產(chǎn)量。通過基因工程改良等手段增加每穗的一次枝梗數(shù)和二次枝梗數(shù)，則能夠較大幅度提高每穗粒數(shù)，從而提高單株產(chǎn)量。

目前生產(chǎn)上應用的大部分高產(chǎn)品種具有的典型特征就是穗子大，穗粒數(shù)較多。穗粒數(shù)多的原因，主要是因為一次枝梗和二次枝梗數(shù)目的增加，籽粒著生密度加大。穗粒數(shù)的提高對高產(chǎn)品種的培育具有十分重要的意義。

Osa-miR396b為水稻中已知存在的基因，以前他人的研究只發(fā)現(xiàn)該基因影響植物葉片的發(fā)育和對逆境脅迫的影響，沒有關(guān)于該基因影響水稻穗粒數(shù)和產(chǎn)量的報道。

水稻屬于單子葉禾本科作物，高粱、玉米、小麥主糧等同屬于禾本科，在穗的發(fā)育和產(chǎn)量調(diào)控方面與水稻有著相似的機制；而miR396b在雙子葉和單子葉植物中基因序列、結(jié)構(gòu)和表達模式及其功能非常保守。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種小RNA基因(microRNA)miR396b在提高作物產(chǎn)量上的應用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明通過在水稻體內(nèi)過表達和干涉表達水稻小RNA基因miR396b(其核苷酸序列為UUCCACAGCUUUCUUGAACUG)發(fā)現(xiàn)：在水稻體內(nèi)過表達miR396b后，一次枝梗數(shù)目減少，二次枝梗數(shù)目和每穗粒數(shù)減少，說明miR396b基因可控制水稻的產(chǎn)量和穗型；當水稻體內(nèi)miR396b受到干涉后，一次枝梗數(shù)目增加、二次枝梗數(shù)目和穗粒數(shù)增加。表明miR396b可應用于提高水稻產(chǎn)量。進一步在玉米、小麥體內(nèi)干涉miR396b的表達，玉米、小麥的穗長和穗粒數(shù)也得到增加，表明水稻miR396b在其他作物中的功能與水稻相似，也可應用于提高其他作物產(chǎn)量。因為miR396b在雙子葉和單子葉植物中基因序列、結(jié)構(gòu)和表達模式及其功能非常保守，所以miR396b基因家族的其他成員也可應用于提高其他作物產(chǎn)量。

綜上，miR396b基因可應用于提高作物產(chǎn)量，所述的提高作物產(chǎn)量包括一次枝梗數(shù)目增加、二次枝梗數(shù)目增加和穗粒數(shù)增加。所述的作物優(yōu)選為單子葉植物，更優(yōu)選的為水稻。

所述的miR396b基因包括miR396基因家族中與miR396b成熟序列一致的其他成員及其前體序列。miR396基因家族中與miR396b成熟序列一致的其他成員序列詳見下表。

所述的miR396b基因包含下述任一基因：

(1)如SEQIDNO.1或2所示序列的RNA；

(2)所有能夠在作物體內(nèi)形成如SEQIDNO.1或2所示序列的RNA；

(3)與SEQIDNO.1或2所示序列有個別堿基差異且與其功能相同的RNA；

(4)所有能夠在作物體內(nèi)形成如SEQIDNO.1或2所示序列的反向互補核苷酸序列；

(5)與SEQIDNO.1或2所示序列反向互補，有個別堿基差異且與其功能相同的核苷酸序列。

基于miR396b基因的功能，干涉miR396b基因也可應用在提高作物產(chǎn)量中。所述的干涉miR396b基因為包含miR396結(jié)合、切割位點的DNA，優(yōu)選為與SEQIDNO.1或2所示序列中第7～12位堿基發(fā)生變異的互補DNA。這些DNA在植物體內(nèi)經(jīng)過轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生可以與miR396b競爭性結(jié)合miR396b靶基因的人工microRNA，從而使miR396b減少或不能剪切植物體內(nèi)的內(nèi)源性靶基因，使miR396b的調(diào)控作用減弱或失去。

用于擴增上述miR396b基因或干涉miR396b基因的引物在提高作物產(chǎn)量中的應用。

含上述miR396b基因或干涉miR396b基因的表達盒、重組表達載體、轉(zhuǎn)基因細胞系和重組菌在提高作物產(chǎn)量中的應用。