[發明專利]一種水稻半顯性脆稈控制基因、分子標記及應用

有效

• 申請號: 202010005986.7
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN110964733B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 葉亞峰;劉斌美;吳躍進;陶亮之
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;C12N5/10;A01H5/04;A01H6/46;C12Q1/6895
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

本發明公開一種水稻半顯性脆稈控制基因，涉及涉及生物技術領域，該基因具有如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列，本發明還公開編碼該基因的編碼蛋白，該蛋白具有如SEQ ID No.2所示的氨基酸序列，本發明還公開含有上述基因的表達載體、宿主細胞，本發明還公開半顯性脆稈水稻的分子標記方法，本發明還公開一種培育植物莖稈變脆的方法，包括以下步驟：將表達載體pSdbc1F轉化植物細胞，將轉化的植物細胞培育成植株。本發明的有益效果在于：本發明提供了一個水稻半顯性脆稈基因Sdbc1的核苷酸序列及其蛋白序列，為水稻莖稈機械強度研究提供了理論依據以及基因資源，同時為水稻轉基因研究提供了有力的工具。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及一種水稻半顯性脆稈控制基因、分子標記及應用。

背景技術

水稻(Oryza sativa L.)是世界上十分重要的糧食作物，其總產量占世界糧食總產量的1/4，全球一半以上的人口以水稻為主食。水稻的莖稈機械強度是其重要的農藝性狀之一，直接關系到水稻植株的抗倒伏能力，從而最終影響水稻的產量。而另一方面，水稻每年還生產大量的秸稈，由于生物質的抗降解屏障導致秸稈難降解，因此秸稈處理一直是育種家面臨的難題，不利于直接還田。所以尋找一個不影響水稻的抗倒伏的前提下，秸稈易還田的材料是重要的目標之一。

水稻莖稈的機械強度以及其生物質抗降解屏障都是由次生細胞壁所決定的，次生細胞壁是特定細胞在停止生長后，在初生細胞壁內側繼續積累的細胞壁層。次生細胞壁主要有纖維素，半纖維素和木質素組成。每一個成分的改變都會影響次生細胞壁的合成，從而影響植株的機械強度。在水稻中，脆稈突變體是研究水稻次生細胞壁的重要材料，在已報道的脆稈突變體中，大部分都是由于纖維素含量的降低最終影響到次生細胞壁的加厚。近些年來，通過GWAS，QTL分析以及圖位克隆的方法已經鑒定和解析了多個控制水稻次生細胞壁合成的關鍵基因。例如OsCESA4，OsCESA7，OsCESA9這3個基因是編碼水稻次生細胞壁纖維素合成酶催化亞基，他們的突變都會導致莖稈機械強度改變，表現出脆稈表型。影響纖維素組裝與排列的基因BC1和BC12；影響纖維素合成酶囊泡運輸的基因BC3；影響半纖維素合成基因BC10；以及調控水稻次生細胞壁合成基因CEF1/MYB103L。這些基因的研究不僅為水稻次生細胞壁的合成提供新的理論，而且這些突變體材料也為水稻秸稈高效利用提供了新的資源。其中cef1突變體不影響植株的正常生長情況下，纖維素含量降低，莖稈易粉碎，使其具有秸稈直接還田的應用前景。雜交稻不僅是水稻產量提升的一大飛躍，而且其生物量也比常規稻更大，因此雜交稻的秸稈處理問題更加棘手。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一在于提供一種水稻半顯性脆稈控制基因。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：

一種水稻半顯性脆稈控制基因SDBC1，所述SDBC1基因的核苷酸序列如SEQ IDNo.1所示。

有益效果：利用重離子輻照中國粳稻品種武運粳7號(WYJ7)獲得一個半顯性脆稈突變體，之后利用圖位克隆的方法分離鑒定出一個控制水稻莖稈機械強度的基因SDBC1(semi-dominant brittle culm 1)，通過對一對材料的表型分析及遺傳互補實驗，證明了該基因在水稻莖稈機械強度以及纖維素含量控制方面的功能。

可為今后從分子水平闡明水稻次生細胞壁合成調控遺傳基礎，以及為水稻基于分子設計的環境友好型新品種育種提供理論依據及材料支持。

優選的，所述SDBC1基因的突變位點位于LOC_Os09g25490基因序列的第1629位置堿基處，所述突變位點由G突變為A。

有益效果：基于sdbc1突變的半顯性效應，該突變位點可以應用于解決雜交水稻的秸稈處理的問題(直接粉碎還田或應用于生物質能源的生產)。