水稻粒形调控基因GL7及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻粒形调控基因GL7及其用途，该基因具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列。本发明专利技术能对水稻粒形进行改良，最终能提高水稻产量和米质，并可在杂交水稻中开展大面积应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及植物基因工程领域，特别涉及一种水稻粒形调控基因 GL7及其用途。
技术介绍
谷粒长度和外形决定了水稻的外观品质，影响碾磨和蒸煮食味品质，同时是水稻 三大产量构成因子粒重的主要影响因素，因此成为了重要的水稻育种农艺性状。不同消费 者对于谷物形状的偏好也有很大不同。大多数亚洲国家喜欢细长的谷粒以及米粒，包括中 国的南方、印度、泰国、越南、菲律宾、马来西亚、印尼和巴基斯坦等国，而中国的北方、日本、 韩国和斯里兰卡等国却喜欢短粒的品种。我国的水稻分籼、粳2个亚种，粳稻主要分布北方 稻区以及南方长江流域稻区的晚稻，粒形均为短圆状，籼稻主要分布在南方稻区，中晚稻均 为长粒形，长江流域稻区的早稻因工业加工需要为短圆状。杂交稻尤其是籼型杂交稻在我 国南方稻区的推广已占到70%以上，然而许多品种的外观品质、加工品质难以达到常规稻 的水准，尤其是一些配合力强、制种产量高的不育系，如II-32A、优IA、龙特浦A等，其所配 置的杂交稻在稻米品质上根本无法达到国家优质籼稻米的标准。究其原因，水稻粒形的遗 传比较复杂，控制的基因数量较多。 水稻谷粒长度作为一个数量遗传性状，使育种家无法通过传统的选择方法来高效 地改良谷物外观品质。使用与控制谷粒长度基因或主效数量性状位点紧密相连的分子标 记，在早世代筛选目标基因型，开展针对粒形的分子设计育种，这将很大地提高育种效率， 并且最终获得理想粒形的品种(组合)。已有很多研究者使用不同的定位群体，定位了大量 控制水稻粒形的QTLs座位。 对于水稻各种性状的QTL定位，国内外均有综述，这些文章大多数是通过不同实 验室应用不同群体对相同性状QTL定位结果，进行比较和深入的分析，以提高下一步研究 的水平。水稻粒形是一个数量性状，可以在水稻材料上下功夫，采用与研究主效基因相同的 策略，通过标记辅助选择得到比较精确的近等基因系（Near Isogenic Lines, NILs),所得 结果完全达到主效基因研究的水平，这样的QTL研究是很成功的。借助这样的思路，结合功 能基因组学的最新进展，水稻其他数量性状以及其他作物数量性状的遗传学研究，有望新 的突破。 随着我国生活水平的不断提高，高产、优质育种一直是水稻研究的主题。水稻籽粒 形状既是影响了水稻产量构成因子千粒重，又是稻米品质的重要指标，因此粒形是当前高 产、优质水稻育种关注的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水稻粒形调控基因 GL7,该基因编码一个新的富含丝 氨酸残基的植物特有蛋白，主要通过调控细胞的纵向延伸，改变颖壳细胞的形状来调控水 稻籽粒的长度和宽度。 本专利技术还提供了水稻粒形调控基因 GL7的用途，利用该基因物对水稻籽粒大小及 稻米品质和产量的调控，用于改良水稻品种以改善稻米品质和产量。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种水稻粒形调控基因 GL7,该基因具有SEQ ID NO: 1所示的核苷酸序列。 -种水稻粒形调控基因 GL7,该基因具有SEQ ID NO :1所示的核苷酸序列添加、取 代、插入或缺失一个或多个核苷酸的核苷酸序列。 -种水稻粒形调控基因 GL7编码的蛋白质，蛋白质具有SEQ ID NO :2所不的氣基 酸序列。 本专利技术提供了包含水稻粒形调控基因 GL7的质粒。 本专利技术提供了包含水稻粒形调控基因 GL7的植物表达载体。 本专利技术提供了一种宿主细胞，该宿主细胞包含水稻粒形调控基因 GL7。作为优选， 所述宿主细胞为大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。 本专利技术提供了水稻粒形调控基因 GL7的用途，用于改良水稻粒形、稻米品质和产 量。具体为：用水稻粒形调控基因 GL7转化水稻细胞，再将转化后的水稻细胞培育成植株。 本专利技术的创作过程如下：首先从大量地方品种中筛选获得了一个细长粒优质水稻 品种P13。由于水稻籽粒形状调控是复杂的数量遗传，同时受到很多基因的调控，所以我们 通过将P13与短圆粒粳稻品种日本晴（NPB)杂交，在后代进行调控粒形的QTL分析。在确定 其中一个主效QTL位点后，我们对该基因进行了分子定位，最后用过表达载体，将该基因的 序列通过农杆菌转入到短圆粒的水稻中。在转基因水稻植株中，由于过表达该基因，该段序 列就会发挥作用，从而使该基因调控的籽粒外观变得细长，以此来验证该基因所起的作用。 进一步具体说明：本专利技术供了一种从一份四川地方水稻品种P13中克隆的新基因 级7,如SEQ ID NO: 1所示的DNA序列，也包括与SEQ ID NO: 1所示的DNA序列至少有70 % 同源性的基因序列。本专利技术中的SEQ ID NO: 2所示的蛋白质属于一个新的富含丝氨酸残 基的植物特有蛋白，主要通过调控细胞的纵向延伸，改变颖壳细胞的形状来调控水稻籽粒 的长度和宽度。如图3所示。另外，也包括在SEQ ID NO :1中核苷酸拷贝数变化、添加、取 代、插入或缺失一个或多个核苷酸而生成的突变体、等位基因或衍生物，具有相同功能的序 列也能达到本专利技术的目的。 本专利技术还提供一种用因进行高效的植物转化的方法，具体地说，本专利技术提 供了具有SEQ ID NO :1所示的序列的基因或基因部分片段的载体，其中，如图4所示的 pTCK303-ffi7,该载体可以表达有上述核苷酸序列编码的多肽或其同源类似物。 本专利技术还提供了一种利用植物表达载体转化植物细胞影响水稻粒形的方法。具体 地是利用植物表达载体转化植物细胞以影响水稻籽粒形态。 实现本专利技术的具体技术步骤如下： 一、水稻粒形QTL分析： 本专利技术的水稻品种P13来自四川农家品种，该品种具有籽粒细长，稻米品质优异的特 点。如图1所示。 二、图位克隆控制水稻粒形的因： 因的初步定位： 为了分离因，本专利技术首先组建了定位群体，由P13与粳稻品种NPB杂交后代F2 QTL分析表明来自P13位于7号染色体上的一个主效位点调控了水稻籽粒形状，利用均匀 分布于全基因组的分子标记对位点进行初步定位，将其初步定位在第7染色体，介于 WYXlO和STSll之间，见图2. a。 2)、因的精细定位： 通过对WYXlO和STSll两个标记之间的序列分析，发展新的分子标记将精确定 位于分子标记CAPSl和210Q之间20. 4kb范围之内（图2. b)，通过分析此区段开放阅读框 (ORF)推测候选基因。 3)、湛因的鉴定和功能分析： 通过转基因技术，结果表明本专利技术获得了使粳稻（NPB)和籼稻(浙辐802, ZF802)籽粒 变细长的转基因水稻（图5、6)，证明了本专利技术正确克隆了 因，氨基酸序列分析表明 從項!码一个新的富含丝氨酸残基的植物特有蛋白。 综上所述，本专利技术利用细长粒品种P13,通过QTL分析和图位克隆技术首先克隆到 了 因，该基因编码一个新的富含丝氨酸残基的植物特有蛋白，并通过调控水稻颖壳 细胞纵向拉伸来控制水稻籽粒形状（图3)，同时还影响了稻米品质和植株叶片形态。 因而，本专利技术能对粒形进行改良，最终能提高水稻产量和米质，并可在杂交水稻中 开展大面积应用（图7为在生产上开展应用的实例)。 本专利技术的有益效果是：本专利技术能对水稻粒形进行改良，最终能提高水稻产量和米 质，并可在杂交水稻中开展大面积应用。【附图说明】 图1是水稻P13和NPB籽粒扫描图片和粒长、粒宽主效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻粒形调控基因GL7，其特征在于：该基因具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱旭东，钱前，李家洋，王跃星，熊国胜，胡江，
申请(专利权)人：中国水稻研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33