[發(fā)明專利]水稻粒形調(diào)控基因GL7及其用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410813724.8
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104946661A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱旭東;錢前;李家洋;王躍星;熊國勝;胡江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水稻研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/63;C12N15/82;C12N1/21;C12N5/10;A01H5/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 林寶堂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物基因工程領(lǐng)域，特別涉及一種水稻粒形調(diào)控基因GL7及其用途。

背景技術(shù)

谷粒長度和外形決定了水稻的外觀品質(zhì)，影響碾磨和蒸煮食味品質(zhì)，同時是水稻三大產(chǎn)量構(gòu)成因子粒重的主要影響因素，因此成為了重要的水稻育種農(nóng)藝性狀。不同消費者對于谷物形狀的偏好也有很大不同。大多數(shù)亞洲國家喜歡細長的谷粒以及米粒，包括中國的南方、印度、泰國、越南、菲律賓、馬來西亞、印尼和巴基斯坦等國，而中國的北方、日本、韓國和斯里蘭卡等國卻喜歡短粒的品種。我國的水稻分秈、粳2個亞種，粳稻主要分布北方稻區(qū)以及南方長江流域稻區(qū)的晚稻，粒形均為短圓狀，秈稻主要分布在南方稻區(qū)，中晚稻均為長粒形，長江流域稻區(qū)的早稻因工業(yè)加工需要為短圓狀。雜交稻尤其是秈型雜交稻在我國南方稻區(qū)的推廣已占到70%以上，然而許多品種的外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)難以達到常規(guī)稻的水準，尤其是一些配合力強、制種產(chǎn)量高的不育系，如II-32A、優(yōu)IA、龍?zhí)仄諥等，其所配置的雜交稻在稻米品質(zhì)上根本無法達到國家優(yōu)質(zhì)秈稻米的標準。究其原因，水稻粒形的遺傳比較復雜，控制的基因數(shù)量較多。

水稻谷粒長度作為一個數(shù)量遺傳性狀，使育種家無法通過傳統(tǒng)的選擇方法來高效地改良谷物外觀品質(zhì)。使用與控制谷粒長度基因或主效數(shù)量性狀位點緊密相連的分子標記，在早世代篩選目標基因型，開展針對粒形的分子設(shè)計育種，這將很大地提高育種效率，并且最終獲得理想粒形的品種（組合）。已有很多研究者使用不同的定位群體，定位了大量控制水稻粒形的QTLs座位。

對于水稻各種性狀的QTL定位，國內(nèi)外均有綜述，這些文章大多數(shù)是通過不同實驗室應(yīng)用不同群體對相同性狀QTL定位結(jié)果，進行比較和深入的分析，以提高下一步研究的水平。水稻粒形是一個數(shù)量性狀，可以在水稻材料上下功夫，采用與研究主效基因相同的策略，通過標記輔助選擇得到比較精確的近等基因系（Near?Isogenic?Lines，NILs），所得結(jié)果完全達到主效基因研究的水平，這樣的QTL研究是很成功的。借助這樣的思路，結(jié)合功能基因組學的最新進展，水稻其他數(shù)量性狀以及其他作物數(shù)量性狀的遺傳學研究，有望新的突破。

隨著我國生活水平的不斷提高，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)育種一直是水稻研究的主題。水稻籽粒形狀既是影響了水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子千粒重，又是稻米品質(zhì)的重要指標，因此粒形是當前高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)水稻育種關(guān)注的重點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水稻粒形調(diào)控基因GL7，該基因編碼一個新的富含絲氨酸殘基的植物特有蛋白，主要通過調(diào)控細胞的縱向延伸，改變穎殼細胞的形狀來調(diào)控水稻籽粒的長度和寬度。

本發(fā)明還提供了水稻粒形調(diào)控基因GL7的用途，利用該基因物對水稻籽粒大小及稻米品質(zhì)和產(chǎn)量的調(diào)控，用于改良水稻品種以改善稻米品質(zhì)和產(chǎn)量。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種水稻粒形調(diào)控基因GL7，該基因具有SEQ?ID?NO：1所示的核苷酸序列。

一種水稻粒形調(diào)控基因GL7，該基因具有SEQ?ID?NO：1所示的核苷酸序列添加、取代、插入或缺失一個或多個核苷酸的核苷酸序列。

一種水稻粒形調(diào)控基因GL7編碼的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)具有SEQ?ID?NO：2所示的氨基酸序列。

本發(fā)明提供了包含水稻粒形調(diào)控基因GL7的質(zhì)粒。

本發(fā)明提供了包含水稻粒形調(diào)控基因GL7的植物表達載體。

本發(fā)明提供了一種宿主細胞，該宿主細胞包含水稻粒形調(diào)控基因GL7。作為優(yōu)選，所述宿主細胞為大腸桿菌細胞、農(nóng)桿菌細胞或植物細胞。

本發(fā)明提供了水稻粒形調(diào)控基因GL7的用途，用于改良水稻粒形、稻米品質(zhì)和產(chǎn)量。具體為：用水稻粒形調(diào)控基因GL7轉(zhuǎn)化水稻細胞，再將轉(zhuǎn)化后的水稻細胞培育成植株。

本發(fā)明的創(chuàng)作過程如下：首先從大量地方品種中篩選獲得了一個細長粒優(yōu)質(zhì)水稻品種P13。由于水稻籽粒形狀調(diào)控是復雜的數(shù)量遺傳，同時受到很多基因的調(diào)控，所以我們通過將P13與短圓粒粳稻品種日本晴（NPB）雜交，在后代進行調(diào)控粒形的QTL分析。在確定其中一個主效QTL位點后，我們對該基因進行了分子定位，最后用過表達載體，將該基因的序列通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)入到短圓粒的水稻中。在轉(zhuǎn)基因水稻植株中，由于過表達該基因，該段序列就會發(fā)揮作用，從而使該基因調(diào)控的籽粒外觀變得細長，以此來驗證該基因所起的作用。