[發明專利]一種控制稻類粒長和粒重的基因及其應用

在審

• 申請號: 201810040287.9
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108395472A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 應杰政;宋獻軍;莊杰云;馬銘;白琛
• 申請（專利權）人: 中國水稻研究所;中國科學院植物研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明涉及一種稻類長粒相關基因及其應用。具體地，本發明人通過對稻類粒形粒重相關的數量性狀位點研究，首次揭示了一種水稻長粒相關基因TGW3，該基因編碼一種絲氨酸/蘇氨酸磷酸激酶。長粒親本吉資1560和短粒親本黃華占相比，TGW3轉錄本缺失了完整的第三和第四個外顯子，導致吉資1560編碼的TGW3蛋白缺少110個氨基酸序列，預測的TGW3蛋白三維結構發生改變。本發明還涉及缺失蛋白功能的TGW3的突變蛋白及其編碼序列，以及在改造作物，增加粒長和作物增產等方面的應用。

技術領域

本發明涉及農學領域。具體涉及到一種控制水稻谷粒粒長和粒重的基因及應用。

背景技術

水稻的谷粒大小是一個重要的經濟性狀，其發育受到各種遺傳信號和調節途徑的控制和影響，包括親源效應的影響、植物激素信號途徑的調節、G蛋白的調節，以及發育和代謝信號的調控等。水稻粒重與粒形顯著相關，一般以千粒重表示，以粒長、粒寬、粒厚和長寬比等粒形性狀進行衡量。水稻粒重/粒形是典型的數量性狀，受多基因控制，通常以QTL(quantitative trait locus)研究方法進行遺傳分析。目前，已經鑒定水稻粒重/粒形的QTL數百個，分布于水稻12條染色體上(www.gramene.com)。水稻粒形特別是粒長、粒寬有很高的遺傳率，一些QTL可在不同的遺傳背景和環境中被穩定地檢測到。如一個位于水稻第3染色體著絲粒附近控制水稻粒長的主效QTL GS3在不同遺傳群體和環境中被重復發現。QTL遺傳效應在不同環境和遺傳背景中的穩定性對品種遺傳改良有重要意義。

粒形和粒重性狀是水稻產量構成要素，主要由自然發生的數量性狀位點控制，近十幾年來，特別是隨著水稻全基因組序列測定的完成，越來越多的調控水稻粒形和粒重的QTL被分子克隆和功能解析，但除了少量的QTL/基因外，還有超過400個調控水稻粒形和粒重的QTL，尚處在遺傳定位階段。因此，對控制該性狀的QTL克隆和對其候選基因的功能解析還遠遠不夠。截至目前，對水稻粒形和粒重的分子調控機制研究，尚缺乏一個系統和深入的解析。本發明利用圖位克隆的方法分離克隆一個控制水稻谷粒粒長和粒重的基因TGW3，為水稻高產和品質育種提供基因資源。

發明內容

本發明的目的是提供一種控制作物籽粒和粒重的基因及其應用。

本發明的第一方面，提供了一種分離的控制水稻粒長粒重的多肽，該蛋白選自下組：

(1)具有SEQ ID NO:2氨基酸序列的多肽；或

(2)將SEQ ID NO:2氨基酸序列經過1-10個氨基酸殘基的取代、缺失或添加形成的由(1)衍生的多肽；或

(3)氨基酸序列與SEQ ID NO:2所示氨基酸序列的同源性≥90％(較佳地≥95％，更佳地≥98％)，由(1)衍生的多肽。

本發明的第二方面，提供了一種分離的控制水稻粒長粒重的多肽，該蛋白選自下組：

(i)具有SEQ ID NO：4氨基酸序列的多肽；或

(ii)將SEQ ID NO：4氨基酸序列經過1-10個氨基酸殘基的取代、缺失或添加形成的由(i)衍生的多肽；或

(iii)氨基酸序列與SEQ ID NO：4所示氨基酸序列的同源性≥90％(較佳地≥95％，更佳地≥98％)，由(i)衍生的多肽。

本發明的第三方面，提供了一種分離的多核苷酸，所述的多核苷酸選自下組：

(a)編碼本發明第一方面所述多肽的多核苷酸；

(b)序列如SEQ ID NO:1所示的多核苷酸；

(c)核苷酸序列與SEQ ID NO:1序列的同源性≥95％(較佳地≥98％)的多核苷酸；