本发明专利技术公开了一种控制水稻茎秆发育相关的蛋白质，该蛋白质由序列表中SEQ ID No.2所示的氨基酸序列或其衍生序列组成。本发明专利技术还公开了编码该蛋白质的基因，该基因由序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列或其衍生核苷酸序列组成。本发明专利技术还公开了该基因在水稻茎秆改良上的用途。本发明专利技术有关茎秆发育基因的发现，为水稻茎秆改良提供了一个新途径；其次，本发明专利技术基因可用于水稻育种中对水稻抗倒伏性材料筛选，以及用于杂交育种后代材料抗倒伏性的早期鉴定和筛选；此外，为水稻抗倒伏性基因的研究提供了一个很好地基础，并可用于水稻抗倒伏新育种材料的创制中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及一种水稻茎秆发育相关基因，以及该基因编码的蛋白质。
技术介绍
水稻茎秆不仅关系到生物合成产物的运输，而且它的粗细刚柔与水稻的抗倒性有直接关系，通常茎秆越粗、茎壁厚度越厚，其抗倒性越强(饶玉春等.中国稻米.2009(06):15-19)。因此，发掘茎秆粗细和结构相关基因对水稻抗倒伏性育种有重要意义。目前已有45个与茎秆发育相关的基因被克隆。影响水稻茎秆直径与茎壁厚度的基因主要分为两大类，一类是与次生细胞壁合成直接相关的基因，如编码纤维素合酶催化亚基基因OsCesA4(BC7)、OsCesA9(BC6)参与纤维素的合成(KatsuyukiTanaka,PlantPhysiology,2003,133)，编码糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白基因BrittleCulm1(BC1)影响纤维素的结晶度等(LifengLiu,PLoSGenetics,2013)。另一类是与植物激素信号合成与转导途径相关的基因，如编码一个具有转录激活活性的R2R3型MYB转录因子基因OsMYB103L，编码一个赤霉素受体GID1基因，介导水稻中GA的信号传导。经检索，没有发现能同时调控水稻茎壁厚度和生育期的基因的报道。
技术实现思路
本专利技术人在籼稻重穗型恢复系蜀恢498所构建EMS(甲基磺酸乙酯)诱变库中意外发现一份茎秆明显变细、易倒伏，同时具有株高稍矮、叶尖枯萎等性状的突变体ss1(slimstem1)。经研究发现该性状由水稻茎秆直径和茎壁厚度的新基因所控制。本专利技术在此基础上完成。本专利技术的目的在于提供一种控制水稻茎秆发育相关的蛋白质。本专利技术另一目的在于提供编码上述蛋白质的基因。该基因能控制水稻茎秆细胞数目，可利用该基因调控茎秆的直径以及茎壁厚度提高植株抗倒伏能力，实现水稻品种改良。本专利技术第三目的在于提供上述基因在水稻茎秆改良上的用途。本专利技术提供一种控制水稻茎秆发育相关的蛋白质，是如下(1)或(2)：(1)由序列表中SEQIDNo.2所示的氨基酸序列组成；(2)对序列表中SEQIDNo.2所示的氨基酸序列进行添加、取代或缺失一个或几个氨基酸而衍生的、具有与(1)相同的控制水稻茎秆发育功能的蛋白质。本专利技术还提供了编码上述蛋白质的基因，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中SEQIDNO.1所示的核苷酸序列组成；(b)对序列表SEQIDNO.1所示的核苷酸序列进行添加、取代缺失一个或几个核苷酸而生成的、且编码与(a)相同的控制水稻茎秆发育功能蛋白质的核苷酸序列。上述基因可以通过人工合成，或者以突变体ss1的总DNA为模板，利用PCR技术扩增而得。上述基因在提高水稻茎秆直径、水稻茎壁厚度或增强水稻抗倒伏能力上的应用。本专利技术具有的优点和有益效果：(1)本专利技术编码基因为一个控制水稻茎秆直径和茎壁厚度的新基因，为水稻茎秆改良提供了一个新途径。(2)本专利技术编码基因可用于水稻育种中对水稻抗倒伏性材料筛选，以及用于杂交育种后代材料抗倒伏性的早期鉴定和筛选。(3)为水稻抗倒伏性基因的研究提供了一个很好地基础，并可用于水稻抗倒伏新育种材料的创制中。附图说明图1、分蘖初期蜀恢498和突变体ss1表型对比照片；其中1为蜀恢498；2为突变体ss1。图2、抽穗期蜀恢498和突变体ss1表型对比照片；其中1为蜀恢498；2为突变体ss1。图3、植株茎秆对比照片：其中1为蜀恢498；2为突变体ss1。图4、蜀恢498茎秆细胞显微照片。图5、突变体ss1茎秆细胞显微照片。图6、分子标记RM16的电泳图谱；其中1为日本晴；2为突变体ss1；3为交换单株。图7、分子标记RM168的电泳图谱；其中1为日本晴；2为突变体ss1；3为交换单株。图8、早衰候选基因的初步定位示意图。图9、Crispr/Cas9载体示意图。图10、转Crispr/Cas9基因编辑阳性植株的照片；其中1为阴性对照；2，基因编辑植株；3为基因编辑植株。图11、引物PCR扩增产物Sac1酶切后的电泳图谱：其中1为DNAMarker；2为野生型kitaake；3为基因编辑纯合植株；4为基因编辑杂合植株。具体实施方式实施例1:突变体分离与遗传分析试验按照如下方法进行：(一)试验材料突变体ss1,日本晴和蜀恢498均来源于四川农业大学水稻研究所杂种优势利用实验室。(二)试验方法(1)2014年夏天，在四川农业大学水稻研究所温江试验场种植蜀恢498、突变体ss1，每区4行，每行12株，栽插规格，16.7cm×33.3cm，3次重复，田间管理按照一般大田进行，考察株高、茎秆直径等农艺性状。(2)利用突变体ss1与日本晴以及蜀恢498分别构建F2群体，统计F2群体的分离比。表型分析结果：与野生型相比，突变体ss1在分蘖期开始部分叶片出现叶尖枯黄表型(见图1)，到孕穗期以及灌浆期后，突变体株高变矮、叶尖萎焉、茎秆变细(见图2)。表1.突变体遗传分析结果杂交组合正常植株突变植株总数χ2(3:1)Pvaluess1/日本晴127491760.7580.30-0.50ss1/蜀恢498178622400.090.80-0.70注：χ20.05,1＝3.84遗传分析结果：利用突变体ss1分别与日本晴和蜀恢498分别杂交获得F1(12株)，F1代植株均具有正常的叶片表型和生育期；经卡方检验，F2代中的野生型和突变体茎秆粗细表型的分离比(见表1)符合孟德尔单基因隐性突变的分离比3:1，说明突变体ss1是受单隐性基因控制。实施例2：茎秆细胞半薄切片观察试验(一)试验材料和方法1)取野生型蜀恢948与突变体ss1旗叶中间部位材料，用2.5％的戊二醛溶液(用0.05M的PBS配制)固定48小时左右；2)固定好之后用蒸馏水冲洗3次每次大约5-10分钟；3)再用1％的锇酸(用0.2M的PBS配置)固定2-4小时；4)用蒸馏水冲洗3次每次大约5-10分钟；5)脱水：30％的丙酮0.5小时；50％的丙酮0.5小时；70％的丙酮0.5小时；85％的丙酮0.5小时；95％的丙酮0.5小时；100％丙酮3次共2小时；6)渗透：2/3丙酮+1/3Epon812反应6小时；1/3丙酮+2/3Epon812反应6小时；纯Epon812要渗透3次每次12小时；(以上反应都在干燥器中进行)7)包埋聚合：在烘箱中37°聚合24小时；之后70°聚合48小时；8)切片观察并照相：用LeicaRM2265切成2-4μM厚度的片子，用OLYMPUSBX41观察并照相。Epon812包埋剂配方(30ml)：Epon81230ml，DDSA(十二烷基琥珀酸酐)8ml，NMA(甲基丙次甲基邻苯二甲酸酐)7ml，DMP-30(2﹑4﹑6-三甲基氨甲基苯酚)7-8滴。这些试剂必须按顺序加入，每次加入一种试剂都要混匀5-10分钟；最后一种试剂每加两滴就要混匀5-10分钟。结果与野生型蜀恢498(见图4)相比，突变体ss1(见图5)茎秆细胞明显变短、变窄，是导致茎秆变细的主要原因。实施例3:突变体ss1候选基因定位(一)试验材料和方法1.近等基因池的构建从突变体ss1与日本晴杂交而得到F2群体中，随机选取45株细杆表型的单株叶片和15份野生型单株叶片，每15株的叶片等量混合提取DNA建池，包括3个隐性池和1个显性池用于候选基因初本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制水稻茎秆发育相关的蛋白质，其特征在于是如下(1)或(2)：(1)由序列表中SEQ ID No.2所示的氨基酸序列组成；(2)对序列表中SEQ ID No.2所示的氨基酸序列进行添加、取代或缺失一个或几个氨基酸而衍生的、具有与(1)相同的控制水稻茎秆发育功能的蛋白质。
【技术特征摘要】
1.一种控制水稻茎秆发育相关的蛋白质，其特征在于是如下(1)或(2)：(1)由序列表中SEQIDNo.2所示的氨基酸序列组成；(2)对序列表中SEQIDNo.2所示的氨基酸序列进行添加、取代或缺失一个或几个氨基酸而衍生的、具有与(1)相同的控制水稻茎秆发育功能的蛋白质。2.编码权利要求1所述的蛋白质的基因，是如...
【专利技术属性】
技术研发人员：李仕贵，马炳田，涂斌，钦鹏，王玉平，陈薇兰，胡丽，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。