[發明專利]調節植物粒形、千粒重及穗粒數的基因及其應用

有效

• 申請號: 201710771897.1
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN109422803B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 薛紅衛;周時榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院分子植物科學卓越創新中心
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳靜

本發明涉及調節植物粒形、千粒重及穗粒數的基因及其應用。本發明揭示了一種新的具有調節禾本科植物的品質及產量性狀的功能基因，稱為sg2基因，其可以增加種子的粒寬、增加種子的粒長，增加種子的千粒重，實現植物品種改良。下調sg2基因則可以增加植物的每穗種子數。sg2基因可以被應用于植物的培育中，選育出具有特定表型性狀和產量性狀的品種。

技術領域

本發明涉及植物學及基因工程領域，更具體的，本發明涉及一種控制植物粒形、穗粒數及千粒重的基因SG2在植物品種改良方面的應用。

背景技術

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，約30多億人口以水稻為主食。全世界人口超過21％的熱量從水稻中攝入，在東南亞這一比例更是高達76％。人口膨脹和糧食短缺是當今世界面臨的重要挑戰之一，據估計到2030年，全世界的水稻產量必須增加40％才能適應人口增長的需要。水稻也是中國最重要的糧食作物，中國水稻播種面積在4.6億畝左右，約占農作物總面積的五分之一，而產量占糧食總產量的40％，水稻生產在保障中國糧食安全上位置十分重要，提高水稻產量對于保障世界以及中國的糧食安全都具有非常重要的意義。

單株水稻的產量由3個部分決定，即：單株穗數，每穗粒數以及千粒重。水稻粒形主要由粒長、粒寬、長寬比以及粒厚等四個指標決定，這四個指標均和千粒重存在一定的相關性。隨著人口增長和人民生活水平的提高，市場對優質稻米有更大需求，糧食生產不但要提高品種的產量潛力，更要注重品質的改良。水稻粒形除了與產量密切相關外，還是重要的品質性狀，影響稻米外觀及市場價值。例如，根據消費者的不同喜好，中國南方、美國以及東南亞的消費者喜歡長粒形的稻米，而中國北方以及日韓的消費者則更喜歡短而圓的稻米。

因此，發掘控制水稻粒形和千粒重的主效基因，針對不同的消費群體選育合適粒形的水稻新品種，是當前遺傳學家和育種家們共同關注的焦點，這對提高稻谷產量和稻米市場的競爭力具有重要意義，本領域還亟需進一步地加以研究、開發。

發明內容

本發明的目的在于提供調節植物粒形、千粒重及穗粒數的基因及其應用。

在本發明的第一方面，提供一種改良禾本科植物的品質及產量性狀的方法，所述方法包括：調節禾本科植物中SG2多肽的表達。

在一個優選例中，所述的禾本科植物包括：水稻、小麥。

在另一優選例中，所述的SG2多肽選自下組：

(a)如SEQ ID NO:2氨基酸序列的多肽；

(b)將SEQ ID NO:2氨基酸序列經過一個或多個(如1-30個；較佳地1-20個；更佳地1-10個；如5個，3個)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或

(c)與(a)限定的多肽序列有80％以上同源性(較佳地90％以上，如95％，98％，99％或更高)且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。

在另一優選例中，所述的調節為上調，所述的品質及產量性狀為粒形性狀、千粒重性狀，包括：增加種子的粒寬；增加種子的粒長；或增加種子的千粒重。

在另一優選例中，所述上調植物中SG2多肽的表達包括：將SG2多肽的編碼序列轉入植物細胞、組織、器官或種子，從而改良禾本科植物的品質及產量性狀。

在另一優選例中，所述的調節為下調，所述的品質及產量性狀為：增加禾本科植物的每穗種子數。

在另一優選例中，所述下調SG2多肽的表達包括：下調或敲除禾本科植物中SG2多肽的編碼基因，或下調禾本科植物中SG2多肽的表達或活性。

在本發明的另一方面，提供一種SG2多肽或其編碼基因或它們的上調劑用途，用于改良禾本科植物的品質及產量性狀；所述的品質及產量性狀為粒形性狀、千粒重性狀，包括：增加種子的粒寬；增加種子的粒長；或增加種子的千粒重。