[發明專利]C4水稻底盤受體材料的設計、創制與應用

有效

• 申請號: 201810025488.1
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108191980B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 路鐵剛;張治國;崔學安;吳金霞;孫學輝;谷曉峰;威廉保羅·奎克
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院生物技術研究所
• 主分類號: C07K19/00
• 分類號: C07K19/00;C12N15/82;A01H5/12;A01H6/46
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;白艷

本發明公開了C4水稻底盤受體材料的設計、創制與應用。本發明所提供抑制或降低目的植物中蛋白質活性或表達的物質在培育細胞學結構類似于C4植物的轉基因植株中的應用。將本發明可以利用編碼基因改造野生型水稻(日本晴)的實驗可以證明類C4結構的水稻材料，解剖學結構類似C4材料，光合效率大輻度提高，對培育C4水稻，提高水稻單產具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于水稻光合作用改進技術領域，特別涉及類C4解剖學結構的材料篩選及基因克隆，利用圖位克隆法克隆CRV1基因，涉及C4水稻底盤受體材料的設計、創制與應用，利用CRV1基因創制具有類C4解剖學結構的材料(C4水稻底盤受體材料)，創制C4水稻原型。

背景技術

隨著工業化、城鎮化的發展以及人口的增加，我國糧食需求將呈剛性增長，而耕地減少、水資源短缺、氣候變化等對糧食生產的約束日益突出，我國糧食供需將長期處于“緊平衡”狀態，保障糧食安全面臨嚴峻挑戰。農作物的株型育種和雜種優勢利用為我國糧食作物產量的提高，保障國民經濟的快速發展做出了巨大貢獻，但糧食產量的進一步提高難度越來越大。在當前保障糧食安全作為我國長期國策的背景下，如何實現糧食作物產量水平的持續提升是橫亙在我國社會經濟、農業科技前進道路上的一道難題。作物收獲指數是衡量作物產量的主要指標之一，目前水稻、小麥的收獲指數都接近0.5，這意味著這兩種作物的糧食產量占全部生物量的近50％，通過傳統育種實現糧食產量的大跨度提高已不可能。

幸運的是，世界上還有另一些植物(C4植物，如玉米、高粱和甘蔗等)，它們的光合效率要比C3植物高出50％。與C3植物相比，C4材料有著葉脈密度高、具有特殊“花環狀”結構、葉片維管束鞘細胞大而少、葉綠體發育好、具有特殊C4光合作用途徑。

發明內容

本發明的一個目的是提供抑制或降低目的植物中蛋白質活性或表達的物質的用途。

本發明提供了抑制或降低目的植物中蛋白質活性或表達的物質在培育細胞學結構類似于C4植物的轉基因植株中的應用；

所述蛋白質為如下a)-e)中任一種蛋白質：

a)氨基酸序列包括序列表中序列1所示的氨基酸序列的蛋白質；

b)氨基酸序列由序列表中序列1所示的氨基酸殘基組成；

c)將a)或b)所限定的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白質；

d)與a)或b)所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白質；

e)a)-d)中任一所限定的蛋白質的N端和/或C端連接標簽后得到的融合蛋白。

上述應用為抑制或降低C3植物中蛋白質活性或表達，得到細胞學結構類似于C4植物的轉基因植物；

所述細胞學結構類似于C4植物的轉基因植物為葉脈密度高于C3植物、光合效率高于C3植物和/或細胞間距小于C3植物。

本發明還提供抑制或降低目的植物中蛋白質活性或表達的物質在提高目的植物葉脈密度、提高目的植物光合效率和/或減少目的植物細胞間距中的應用；

所述蛋白質為如下a)-e)中任一種蛋白質：

a)氨基酸序列包括序列表中序列1所示的氨基酸序列的蛋白質；

b)氨基酸序列由序列表中序列1所示的氨基酸殘基組成；

c)將a)或b)所限定的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白質；

d)與a)或b)所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白質；