[發明專利]水稻HTD5基因/其突變體及其編碼蛋白與應用

有效

• 申請號: 201710817093.0
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107384941B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 李學勇;房靜靜;趙金鳳;袁守江;王閔霞
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院作物科學研究所
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12Q1/6895;C12N15/11;C12N15/82;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王文君;王璐

本發明屬于基因工程領域，具體公開了一種水稻HTD5基因/其突變體及其編碼蛋白與應用。所述水稻HTD5基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，其編碼的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.3所示。該基因的突變體htd5(high?tillering dwarf 5)和野生型淮稻5號(HD5)相比，其株高變矮、分蘗數目增加，同時根長變短、不定根數目增加。HTD5基因作為半顯性基因直接調控水稻的株高和分蘗數目，而株高和分蘗數目是構成水稻株型結構的兩個重要農藝性狀，因此HTD5基因有望應用于水稻株型的定向設計，并可作為重要基因的資源，有助于水稻產量的提高。

技術領域

本發明屬于基因工程領域，具體地說，涉及水稻HTD5基因/其突變體及其編碼蛋白與應用。

背景技術

隨著我國人口持續增加、可耕地面積和自然資源不斷減少，如何保障糧食安全已經成為我國國民經濟和社會發展的重大戰略問題。水稻是重要的糧食作物，占我國糧食總產的一半以上，進一步提高水稻單位面積的產量對確保我國糧食安全有重要的戰略意義。水稻產量主要由有效分蘗數、穗粒數和粒重等農藝性狀共同決定。發掘和克隆控制水稻分蘗性狀的關鍵基因并研究其作用機理，將為水稻“超高產”分子設計育種提供高產基因資源和奠定理論基礎。

水稻分蘗的生長發育過程分為分蘗芽的形成和伸長兩個階段。在分蘗芽的形成階段，我國科學家在2003年率先克隆的MOC1基因是促進分蘗芽形成的關鍵基因。2012年我國科學家又報導了TE1/TAD1基因，其編碼的泛素連接酶復合體通過降解MOC1蛋白來調控水稻分蘗數目。在分蘗芽的伸長階段，其生長受到多種植物激素如生長素、細胞分裂素和獨腳金內酯的精確調控。在植物頂端合成的生長素向基部運輸并抑制側芽的伸長，而細胞分裂素則促進分蘗芽的伸長。獨腳金內酯是最近幾年剛發現的調控植物分枝的新型植物激素，具有抑制側芽(分蘗芽)伸長的作用。獨腳金內酯合成或信號傳導途徑發生缺陷后，植株表現為矮化多分蘗的表型。

獨腳金內酯是一類萜內酯，它的發現至今已有幾十年的歷史。1966年，人們第一次從陸地棉(Gossypiumhirsutum)的根部分泌物中發現一種可存進寄生植物種子萌發的高活性的晶體物質，并命名為獨腳金醇(Strigol)。1972年，獨腳金醇(Strigol)的結構被解析。從此，大量研究證明獨腳金內酯是一類次級代謝產物，由根部產生并分泌，并作為根寄生植物獨腳金屬和列當屬等萌發的刺激物。同時人們還發現獨腳金內酯可刺激植物共生菌的菌絲分枝和促進植物與根瘤菌的共生。之后，人們發現一系列多分蘗突變體(包括水稻、擬南芥、大豆等)的表型變化不是已知植物激素(生長素和細胞分裂素等)含量變化引發，因此認為植物體內存在一種新的、可移動的、具有抑制植物分枝作用的激素，2008年，其被定義為獨腳金內酯。至今，人們從不同植物中共發現了17種獨腳金內酯類化合物。這些化學物之間結構的差異決定著它們具有不同的生物學活性。