一种水稻穗顶退化相关蛋白激酶及其编码基因制造技术

技术编号:17770179 阅读:108 留言:0更新日期:2018-04-21 22:57
本发明专利技术公开了一种水稻穗顶退化相关蛋白,该OsCIPK31蛋白,其已知功能为一种调控逆境应答的蛋白激酶;本发明专利技术还公开了编码该相关蛋白的基因,以及它们在控制水稻穗顶退化性状上的用途。本发明专利技术为研究水稻穗顶退化的机理并最终解决穗顶退化问题提供了一种新的途径;尤其本发明专利技术涉及的穗顶退化突变体和克隆的基因均来源于籼稻,可用于减轻籼稻因穗顶退化造成的减产损失,提高籼稻的产量;本发明专利技术穗顶退化性状由单隐性基因控制,转基因或杂交后代鉴定和选择比较简单,便于在育种中应用。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻穗顶退化相关蛋白激酶及其编码基因
本专利技术属于水稻基因工程领域,具体涉及一种水稻穗顶退化相关蛋白激酶,以及该蛋白激酶的编码基因,还涉及该蛋白的新用途。
技术介绍
穗顶退化是指水稻在孕穗期穗发育过程顶部颖花发育停滞,逐渐衰退的现象。穗顶部退化现象在水稻品种中时有发生,发生时穗顶部颖花及一次枝梗顶部颖花呈现发育停滞,过度衰退。这就造成穗子大小和穗粒数大幅度下降,导致单穗实粒数降低,严重影响水稻的总产量。该现象易受穗分化期间温度、湿度等环境条件的影响,造成表型鉴定困难或不稳定,因而增加了研究难度。目前引起该现象的机制还不清楚,是水稻生产中亟待解决的问题。选育抗穗顶退化品种是控制水稻穗顶退化最经济有效的方法,但是由于对水稻穗退化的致病机理尚不清楚,且关于控制穗顶退化性状基因的报道极少,以及水稻穗顶退化抗源材料少,选育抗穗顶退化品种比较困难。目前关于穗顶退化的基因的报道主要集中在QTL位点:在第1、10和11染色体上发现了3个关于开花前水稻穗基部小花败育的主效QTL(YamagishiJ等.TheoreticalandAppliedGenetics,2004,109(8):1555-1561);调控花序结构内枝梗及穗长度相关基因SP1(LiS等.ThePlantJournal,2009,58(4):592-605);在第1,2,4,7和9号染色体上发现5个穗顶退化QTL位点,其中第9染色体的ds-9位点对水稻穗顶退化的效应相对较大(徐华山等。作物学报,2007,33(6):979-986);位于第3号染色体的QTL同位于第9染色体的QTL之间存在上位性互作(TanC等.PlantBreeding,2011,130:177-184)。另外关于穗顶退化图位克隆的基因不多:spd-hp73(任三娟等。浙江大学学报,2013,39(3):267-273)。上述所报道的控制水稻穗顶退化性状多数为多基因控制的数量性状,且获得克隆的基因很少,限制了水稻穗顶退化难题的解决。OsCIPK31是类钙调神经磷酸酶B亚基互作蛋白激酶基因,是一类介导钙信号的典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。在水稻萌发和幼苗生长过程中,通过调节逆境应答基因参与逆境响应(Hai-longPiao等.MoleculesandCells,2010,30(1):19-27)。经检索,没有发现有关OsCIPK31在水稻穗部发育尤其是穗顶部退化方面的作用的报道。
技术实现思路
本专利技术人在对籼稻品种宜香1B进行EMS(甲基磺酸乙酯)诱变时,意外发现一个籼稻背景的穗顶退化突变体材料,命名为paa1019,经研究发现该水稻穗顶退化性状由单隐性基因控制,而且进一步研究发现,野生型的正常基因发生点突变后会导致水稻穗顶部颖花发生退化衰退现象。本专利技术是在上述意外发现的基础上完成的。本专利技术目的在于提供一种水稻穗顶退化相关蛋白。本专利技术另一目的在于提供编码上述相关蛋白的基因。本专利技术第三目的OsCIPK31蛋白在控制水稻穗顶退化性状上的应用。本专利技术第四目的OsCIPK31基因在控制水稻穗顶退化性状上的应用。本专利技术第五目的在于提供含有OsCIPK31基因的表达载体。本专利技术第六目的在于提供用于敲除OsCIPK31基因的靶标序列。本专利技术第七目的在于提供一种水稻穗顶退化基因。本专利技术第八目的在于提供一种改良穗顶退化水稻品种的方法。为实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:本专利技术提供了一种水稻穗顶退化相关蛋白,该蛋白即为OsCIPK31蛋白,由SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成。OsCIPK31蛋白的已知功能为调控逆境应答的蛋白激酶。编码上述相关蛋白的基因,即OsCIPK31基因,由SEQIDNO.2所示的核苷酸序列组成。本专利技术还提供了OsCIPK31蛋白在控制水稻穗顶退化性状上的应用;其中所述的OsCIPK31蛋白由SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成。本专利技术还提供了OsCIPK31基因在控制水稻穗顶退化性状上的应用;其中所述的OsCIPK31基因由SEQIDNO.2所示的核苷酸序列组成。本专利技术还提供了含有OsCIPK31基因的表达载体。本专利技术还提供了一种水稻穗顶退化基因,所述的水稻穗顶退化基因通过对OsCIPK31基因进行基因编辑获得,所述的基因编辑是通过CRISPR/CAS9系统进行的。上述水稻穗顶退化基因,所述的基因由SEQIDNO.3、SEQIDNO.4、SEQIDNO.5或SEQIDNO.6所示的核苷酸序列组成。上述水稻穗顶退化基因,优选为由SEQIDNO.6所示的核苷酸序列组成。本专利技术还提供了用于敲除OsCIPK31基因的靶标序列,由SEQIDNO.7所示的核苷酸序列组成。本专利技术还提供了用于敲除OsCIPK31基因的sgRNA,其靶标序列由SEQIDNO.7所示的核苷酸序列组成。一种改良穗顶退化水稻品种的方法,通过转基因方法,将OsCIPK31基因转化到穗顶退化水稻品种中即可。本专利技术具有的优点或有益效果:(1)本专利技术提供了OsCIPK31基因在控制水稻穗顶退化方面的新功能,为研究水稻穗顶退化的机理并最终解决穗顶退化问题提供了一种新的途径;而且本专利技术涉及的穗顶退化突变体和克隆的基因均来源于籼稻,可用于减轻籼稻因穗顶退化造成的减产损失。(2)本专利技术穗顶退化性状由单隐性基因控制,转基因或杂交后代鉴定和选择比较简单,便于在育种中应用。(3)本专利技术通过将OsCIPK31基因导入穗顶退化突变体受体材料中,成功获得恢复正常穗表型的转基因材料,该方法简单,效率高。附图说明图1为抽穗期宜香1B和paa1019植株照片;其中1为宜香1B;2为paa1019。图2为抽穗期宜香1B和paa1019穗部照片;其中1为宜香1B;2为paa1019。图3为宜香1B和paa1019主穗长柱形图;其中1为宜香1B,2为paa1019。图4为宜香1B和paa1019单穗实粒数柱形图;其中1为宜香1B,2为paa1019。图5为宜香1B和paa1019颖花的台酚蓝或伊文斯蓝染色的照片;其中1为台酚蓝染色的宜香1B,2为台酚蓝染色的paa1019,3为伊文斯蓝染色的宜香1B,4为伊文斯蓝染色的paa1019。图6为孕穗前期幼穗和孕穗后期穗的DAB染色照片;其中1为宜香1B的孕穗前期幼穗,2为宜香1B的孕穗后期穗,3为paa1019的孕穗前期幼穗,4paa1019的孕穗后期穗。图7为paa1019与02428(粳稻)杂交构建的F2群体中筛选第2号染色体上连锁分子标记的电泳图谱;其中1为显性池,2为隐性池,使用分子标记是RM7;3为显性池,4为隐性池,使用分子标记是RM251;5为显性池,6为隐性池,使用分子标记是os3-46.6;7为显性池,8为隐性池,使用分子标记是os3-50.8;图8为基因定位中其中一个连锁标记的部分电泳图谱;其中1为paa1019带型,2为02428(粳稻)带型,泳道3-15、17、19-24为隐性单株带型;16、18为单交换带型。图9敲除株系的植株照片;其中1为宜香1B,2为paa1019,3,4,5分别为独立敲除株系KO1019-11,KO1019-26,KO1019-29。图10为敲除株系的穗部照片;1为宜香1B,2为paa1019,3、4、5分别为敲除株系KO1019-11、KO10本文档来自技高网
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一种水稻穗顶退化相关蛋白激酶及其编码基因

【技术保护点】
OsCIPK31蛋白在控制水稻穗顶退化性状上的应用;其特征在于所述的蛋白由SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成。

【技术特征摘要】
1.OsCIPK31蛋白在控制水稻穗顶退化性状上的应用;其特征在于所述的蛋白由SEQIDNO.1所示的氨基酸序列组成。2.OsCIPK31基因在控制水稻穗顶退化性状上的应用;其特征在于所述的OsCIPK31基因由SEQIDNO.2所示的核苷酸序列组成。3.含有OsCIPK31基因的表达载体,其特征在于所述的OsCIPK31基因由SEQIDNO.2所示的核苷酸序列组成。4.一种水稻穗顶退化基因,其特征在于所述的水稻穗顶退化基因通过对OsCIPK31基因进行基因编辑获得,所述的基因编辑是通过CRI...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭永彬侯飞雪白鹊徐培洲吴先军张红宇陈晓琼廖泳祥顾朝剑韩小行
申请(专利权)人:四川农业大学
类型:发明
国别省市:四川,51

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