[發(fā)明專利]一種控制水稻小穗發(fā)育基因PIS1的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810377297.1
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108315336B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 段遠霖;吳為人;陳亞光;趙粉
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發(fā)明屬于植物基因工程技術領域，公開了一種控制水稻小穗發(fā)育基因PIS1的應用。具體涉及一個控制水稻小穗發(fā)育基因的定位、克隆、功能驗證和應用。所述的PIS1基因的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO. 1所示，其編碼的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO. 2 所示。PIS1決定水稻小穗的花器官發(fā)育，特別是雌蕊與雄蕊的發(fā)育。利用基因工程技術有目的地調控該基因在水稻中的表達，可以調節(jié)水稻的育性，創(chuàng)造水稻育種的新種質。因此，本發(fā)明對遺傳改良水稻具有很好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于植物基因工程領域。具體的說，涉及一種利用圖位克隆技術克隆水稻花器官發(fā)育的基因PIS1（Panicle In Spikelet），并利用轉基因互補實驗驗證了該基因的功能。同時，還涉及利用該基因調控水稻性器官的發(fā)育，即通過利用遺傳工程的方法調節(jié)PIS1基因的表達，從而控制水稻的育性，創(chuàng)造水稻育種的新種質。因此，本發(fā)明對遺傳改良水稻具有很好的應用前景。

背景技術

水稻是我國第一大栽培作物，在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。稻穗是水稻最重要的農藝性狀之一，由若干小穗組成。水稻小穗既是繁殖器官，也是形成籽粒的基礎，任何一個與之有關的重要基因發(fā)生功能性突變，均會導致其花器官發(fā)育異常而不能結實。因此，小穗一直是水稻遺傳改良工作者關注的重點，深入理解小穗形成的分子機制，對指導水稻生產(chǎn)、特別是雜交水稻的品種選育，具有十分重要的意義。

花是植物的最顯著特征，花的形成是植物生活史上的一個重大轉折點。植物花器官的形成是一個多基因參與調控的復雜生物學過程。20多年前，利用擬南芥等雙子葉植物的突變體開展研究，花器官發(fā)育的分子遺傳研究取得了很大進展，先后克隆了多個以MADS基因為主的花器官特征基因，提出了決定花器官形成的遺傳模型。水稻小花的結構特異，與雙子葉植物明顯不同，但目前仍普遍認為，以MADS基因為主的花器官特征基因的功能相對保守，基于雙子葉植物提出的花器官發(fā)育模型也基本適用于水稻等單子葉植物。

盡管花器官特征基因的作用十分重要，但它們并不是植物花器官形成的唯一決定因素。近年來發(fā)現(xiàn)，作為花器官特征基因的上游調節(jié)基因（以轉錄因子為主），已被證實在不同時期、不同部位或不同調控路徑中，通過激活或抑制花器官特征基因的表達，參與決定植物花器官的形成。近年來，植物中鑒定出一種數(shù)量少、但廣泛分布于植物中的RBR（RB-related）基因。此類基因不僅參與調節(jié)細胞周期的進程、維持細胞增生與分化之間的平衡，也參與控制細胞的大小、細胞的死亡、維持干細胞分裂增殖及分化能力，從而在控制植物的根、莖、葉、花、種子等組織分化與器官形成中發(fā)揮至關重要作用。

水稻中有2個RBR基因，但其具體功能并不清楚。本發(fā)明利用圖位克隆的方法克隆了一個控制水稻小穗發(fā)育的因PIS1基因，該基因編碼一個RBR蛋白（OsRBR1）。PIS1的功能缺失引起水稻小穗發(fā)育異常、性器官完全退化，而降低PIS1的表達則引起雄性不育。因此，利用基因工程技術有目的地調控該基因在水稻中的表達，可以調節(jié)水稻的育性，創(chuàng)造水稻育種新種質。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種控制水稻小穗發(fā)育的基因，該基因失活造成水稻花器官發(fā)育異常，而降低該基因的表達量則導致雄性不育。本發(fā)明還提供一種該基因的轉基因植株在改良水稻育性中的應用。

為實現(xiàn)以上目的，采用以下技術方案：