[發(fā)明專利]OsJMJ718基因及其編碼蛋白在調(diào)控水稻粒型中的應(yīng)用

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• 申請日: 2022-06-14
• 公開（公告）號: CN115125219A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉軍;賈俊婷;吳志媛;吳柔賢
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物基因研究中心
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N15/53;C12N15/82;A01H5/10;A01H6/46
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 趙崇楊

本發(fā)明公開了一種水稻基因OsJMJ718及其編碼蛋白在調(diào)控水稻粒型中的應(yīng)用。本發(fā)明構(gòu)建了OsJMJ718的CRISPR/Cas9敲除表達(dá)載體并轉(zhuǎn)化受體植株愈傷組織，培養(yǎng)得到OsJMJ718基因突變的水稻植株；結(jié)果顯示OsJMJ718基因突變的水稻植株(谷粒)比野生型種子粒長增加，粒寬減少，粒厚減少；表明OsJMJ718負(fù)調(diào)控水稻種子的粒寬，正調(diào)控種子粒長。本發(fā)明OsJMJ718基因可用于提高稻米長寬比，從而有助于優(yōu)質(zhì)水稻品種選育。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及OsJMJ718基因及其編碼蛋白在調(diào)控水稻粒型中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

水稻(Oryza sativa L.)是世界重要糧食作物之一，全世界半數(shù)以上的人口以其為主食，水稻生產(chǎn)是關(guān)系到國計(jì)民生的大事，與我國糧食安全保障密切相關(guān)。

水稻粒型包括粒長、粒寬、粒厚和長寬比，均為重要的農(nóng)藝性狀，共同影響稻米品質(zhì)。水稻種子發(fā)育始于雙受精作用，形成完整的胚和胚乳。在母體遺傳信息、合子遺傳信息和生長環(huán)境因素的影響下，種皮、胚和胚乳三個(gè)結(jié)構(gòu)相互交流，協(xié)同控制種子的生長發(fā)育，最終決定種子的大小與形狀。其遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)包括泛素-蛋白酶體途徑、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號途徑、G蛋白信號途徑、轉(zhuǎn)錄因子及植物激素等多個(gè)調(diào)控通路。分離和克隆粒型相關(guān)基因是提高水稻產(chǎn)量的重要手段，目前已經(jīng)定位到的與粒型相關(guān)數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTL)有600多個(gè)，并克隆了70多個(gè)基因，這些基因相互作用并與其他調(diào)控通路共同構(gòu)成水稻粒型的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

包含Jumonji C(jmjC)結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)被認(rèn)為具有組蛋白去甲基化酶的活性，基因組分析顯示，水稻中有20個(gè)含有jmjC結(jié)構(gòu)域的基因，例如中國專利CN106929498A公開了組蛋白脫乙酰化酶OsHDT701負(fù)調(diào)控種子發(fā)育過程，超量表達(dá)組蛋白脫乙酰化酶基因OsHDT701后減小種子的寬度和厚度。組蛋白去甲基化酶OsJMJ718就是JmjC組蛋白去甲基酶家族的成員之一。現(xiàn)有技術(shù)公開了OsJMJ718能特異去除組蛋白H3K9位點(diǎn)的甲基化修飾從而激活基因的表達(dá)。然而目前，OsJMJ718對水稻粒型方面的影響還未見相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷和不足，提供OsJMJ718基因及其編碼蛋白在調(diào)控水稻粒型中的應(yīng)用。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案給予實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明公開了OsJMJ718基因及其編碼蛋白在調(diào)控水稻粒型中的應(yīng)用，所述水稻OsJMJ718基因核苷酸序列全長1140bp，編碼379個(gè)氨基酸的組蛋白去甲基化酶OsJMJ718。

本發(fā)明構(gòu)建了水稻OsJMJ718基因的CRISPR/Cas9敲除載體p YLCRISPR/Cas9-MH-OsJMJ718，并轉(zhuǎn)化受體植株愈傷組織，培養(yǎng)篩選得到OsJMJ718基因突變的水稻植株；結(jié)果顯示OsJMJ718基因突變的水稻植株(谷粒)比野生型種子粒長增加，粒寬減少，粒厚減少；表明OsJMJ718負(fù)調(diào)控水稻種子的粒寬，正調(diào)控種子粒長。從而可將水稻OsJMJ718基因應(yīng)用于調(diào)控水稻粒型，有利于優(yōu)質(zhì)水稻品種選育，具體為：

水稻OsJMJ718基因在調(diào)控水稻粒長、粒寬、粒厚和/或長寬比中的應(yīng)用。

具體地，為突變水稻中OsJMJ718基因，進(jìn)而獲得突變體植株。

優(yōu)選地，為構(gòu)建OsJMJ718基因的CRISPR/Cas9敲除載體并轉(zhuǎn)化水稻植株。

進(jìn)一步優(yōu)選地，CRISPR/Cas9敲除載體為p YLCRISPR/Cas9-MH-OsJMJ718。

具體地，所述p YLCRISPR/Cas9-MH-OsJMJ718敲除載體的構(gòu)建包括以下步驟：