用于提高谷物产量的育种方法及相关材料与方法技术

本文中描述了用于提高谷物产量的育种方法。所公开的是一种新型基因SPIKE，其在本文中显示出提高现代籼稻品种的谷物产量并且可以用于辅助开发改善的谷物。本文中还描述了用于提高现代籼稻品种的谷物产量的材料和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 专利技术人：石丸努（Tsutomo Ishimaru)，伊内兹?霍滕斯·萨尔梅-勒丁（Inez Salmet-Loedin)，藤田大辅（Daisuke Fujita)，库尔尼亚万?鲁迪?特里亚特米科 (Kumiawan Trijatmiko)，小出阳平（Yohei Koide)，佐佐木和浩（Kazuhiro Sasaki)，尼古 劳斯·Κ·察基尔帕洛格卢（Nikolaos Tsakipaloglou)，福田善道（Yoshimichi Fukuta)， 小林伸哉（Nobuya Kobayashi) 相关申请引用 本申请要求2013年2月1日提交的美国临时申请号61/759,408的优先权，其全 部公开内容在此通过引用明确并入本文以用于所有目的。 序列表 本申请含有已经通过EFS-网提交的序列表并且其在此通过引用以其整体并入。 在2014年2月3日制作的ASCII副本命名为53-55557-IRRI-13-002_SL且大小为103, 543 由一K- 字Tl。
技术介绍
预计世界人口在2050年将超过90亿。其中大部分增长将发生在亚洲和非洲的发 展中国家。到2035年，增加26%的水稻产量对于养活不断增加的人口将是至关重要的。尽 管在1960年代的绿色革命导致了增加的粮食生产，但是从那以后在增产水稻潜力上并没 有取得什么大的进展。 水稻（Oryza sativa L.)为超过30亿人的主食，主要在亚洲。籼稻（Indica)品种 种植于中国南方、东南亚和南亚，占世界水稻主产区的约70%，而粳稻（japonica)品种主 要种植在东亚。由于城市化和工业化，在东南亚和南亚迫切需要增加籼稻品种的产量。此 外，对于局部地区所采用的新品种，谷物品质好（影响市场价值）和产量高是至关重要的。 水稻谷物产量（谷粒产量、粮食产量，grain yield)由每穗小穗数、单株穗数、粒 重和小穗育性确定。尽管已经确定了产量构成因素的许多数量性状基因座（QTL)，但是迄 今很少被分离。到目前为止，已经从天然变异中分离出了至少九个水稻产量相关性状的 基因或基因座：对于谷粒数量的Gnla和APOl ;对于谷粒大小的GS3、GW2和qSW5 ;对于穗 (panicle)结构的DEPl和WFP ;对于壮杆（strong culm)的SCM2 ;和对于晚抽穗（heading) 和谷粒数的Ghd7。在田间试验中，AP01、SCM2和DEPl增加了粳稻遗传背景中的谷物产量。 但是，还未报道为提高籼稻品种的谷物产量的新克隆基因。 为了产生更高产量的品种以有助于满足日益增长的水稻生产需求，识别能够提高 籼稻品种谷物产量的基因是必要的。
技术实现思路
本专利技术提供了用于生产具有提高的谷物产量的子代水稻植物的方法，包含：提供 包含基因 SPIKE的第一水稻植物；使该第一水稻植物与第二水稻植物杂交，以生产子代水 稻植物；分析所述第二水稻植物的基因 SPIKE ;识别并选择包含基因 SPIKE并且相对于所述 第二水稻植物具有提高的谷物产量的子代水稻植物。 还提供这样的方法，其中所述基因 SPIKE包含选自于由SEQ ID NO: I ;SEQ ID NO:2 ；SEQ ID NO:94 ；SEQ ID NO:95 ；SEQ ID NO:96 ；SEQ ID NO:97 ；SEQ ID NO:98 ；SEQ ID N0:99;SEQIDN0:100;SEQIDN0:101;和SEQIDN0:102构成的组的多核苷酸序列。 还提供这样的方法，其中所述基因 SPIKE包含一种多核苷酸序列，该多核苷酸 序列至少70%、至少75 %、至少80 %、至少85 %、至少90 %、至少95 %、至少96 %、至少 97%、至少 98%、至少 99%、或 100% 同一于选自于由 SEQ ID N0:1;SEQ ID N0:2;SEQ ID N0:94 ；SEQ ID N0:95 ；SEQ ID N0:96 ；SEQ ID N0:97 ；SEQ ID N0:98 ；SEQ ID N0:99 ；SEQ ID NO: 100 ;SEQ ID NO: 101;和 SEQ ID NO: 102 构成的组的序列。 还提供这样的方法，其中所述基因 SPIKE包含一种多核苷酸序列，该多核苷酸序 列至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%、至少95%、至少96%、至少97%、 至少 98%、至少 99%、或 100% 同一于 SEQ ID N0:2。 还提供这样的方法，其中所述基因 SPIKE是通过检测如下来识别的：第一上游分 子标记，其选自于由RM5503 ;RM3423 ;和Ind4构成的组；以及第二下游分子标记，其选自于 由 RM6909 ;AGT3 ;RM17487 ;RM17486 ;和 Indl2 构成的组。 还提供这样的方法，其中所述基因 SPIKE是通过检测选自于由RM3423和Ind4构 成的组的第一上游分子标记以及选自于由AGT3、RM17487、RM17486和Indl2构成的组的第 二下游分子标记来识别的，其中所述第一上游和第二下游分子标记是使用表1中所列的相 应正向和反向引物来检测的。 还提供这样的方法，其中所述基因 SPIKE是通过检测约105个碱基对的 第一分子标记 Ind2(正向引物：ACAAGAAGCCGGGAAACCTA(SEQ ID N0:27);反向引 物：CTCCTCCGGTCCTCCTTAAC(SEQ ID N0:28))以及约252个碱基对的第二分子标 记 RM17487(正向引物：CGGAGCATGTGGAGAGGAACTCG(SEQ ID N0:55);反向引物： GGAGAGGGCAAGGGCTTCTTCG(SEQ ID NO:56))来识别的。 本专利技术还提供了生产具有提高的谷物产量（grain yield)的近交水稻植物 (inbred rice plant)的方法，其包含：根据本文提供的方法生产具有提高的谷物产量的水 稻植物；将产生的所述水稻植物与其自身或另一种水稻植物杂交（cross)，以产生子代水 稻种子；种植所述子代水稻种子以产生具有提高的谷物产量的额外水稻植物；和重复所述 杂交和种植步骤0~7次以产生具有提高的谷物产量的近交水稻植物。 还提供这样的方法，其中分析所述第二水稻植物的基因 SPIKE的步骤进一步包含 步骤：识别并选择表现出提高的谷物产量的水稻植物。 还提供这样的方法，其中所述方法进一步包含步骤：选择纯合子近交水稻植物。 本专利技术还提供了用于生产具有提高的谷物产量的水稻植物的方法，所述方法包 含：提供包含基因 SPIKE的第一水稻植物；将编码基因 SPIKE的核酸从所述第一水稻植 物转移至第二水稻植物中；分析所述第二水稻植物的基因 SPIKE ;识别并且选择包含基因 SPIKE并且当与所述转移之前的第二水稻植物相比时表现出提高的谷物产量的第二水稻植 物。 还提供这样的方法，其中所述核酸从第一水稻植物向第二水稻植物的转移是通过 使第一水稻植物与第二水稻植物杂交以生产包含基因 SPIKE的后代植物来实施的，并且其 中对一个或多个后代植物进行步骤：分析第二水稻植物的基因 SPIKE，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产具有提高的谷物产量的子代水稻植物的方法，包括：a)提供包含基因SPIKE的第一水稻植物；b)使所述第一水稻植物与第二水稻植物杂交以产生子代水稻植物；c)对所述第二水稻植物分析所述基因SPIKE；d)识别并选择包含所述基因SPIKE并且相对于所述第二水稻植物具有提高的谷物产量的子代水稻植物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石丸努，伊内兹·霍滕斯·萨尔梅勒丁，藤田大辅，库尔尼亚万·鲁迪·特里亚特米科，小出阳平，佐佐木和浩，尼古劳斯·K·察基尔帕洛格卢，福田善道，小林伸哉，
申请(专利权)人：国际水稻研究所，国立研究开发法人国际农林水产业研究中心，
类型：发明
国别省市：菲律宾;PH