水稻GW5基因在培育粒型改变的转基因植物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了水稻GW5基因在培育粒型改变的转基因植物中的应用。本发明专利技术提供了蛋白GW5、编码蛋白GW5的DNA分子或含有编码蛋白GW5的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在调控植物粒型中的应用。本发明专利技术的实验证明，本发明专利技术将GW5基因转入野生型水稻中，得到转基因水稻，其余野生型水稻相比，GW5基因过量表达，水稻的粒宽和粒重显著减少，粒长显著增加，叶片变细变长，叶夹角增大，另外细胞学观察表明GW5基因过量表达使水稻的颖壳横向细胞分裂显著增加。因此GW5基因与粒型相关，为提高粒型改变的转基因植物培育奠定基础。

Application of rice GW5 gene in breeding transgenic plants with altered grains

The invention discloses the application of rice GW5 gene in transgenic plants for cultivating grain type change. The present invention provides protein GW5, DNA molecules encoding protein GW5, recombinant vectors containing DNA molecules encoding protein GW5, expression cassettes, transgenic cell lines, or recombinant bacteria in the regulation of plant grain types. The experiment proves that the invention, GW5 gene was transferred into wild type rice, transgenic rice, compared to the rest of the wild type rice, overexpression of GW5 gene, rice grain width and grain weight was significantly reduced, the grain length was significantly increased, leaf became thinner and longer, leaf angle increase, the other cytological observation indicated that overexpression of the GW5 gene of rice glume lateral cell division increased significantly. Therefore, the GW5 gene is related to the grain type and lays the foundation for the development of transgenic plants with improved grain type.

【技术实现步骤摘要】
水稻GW5基因在培育粒型改变的转基因植物中的应用
本专利技术涉及生物
，尤其涉及一种水稻GW5基因在培育粒型改变的转基因植物中的应用。
技术介绍
水稻是重要的粮食作物，世界上一半以上的人口以稻米为主食。随着耕地的减少、人口的增多以及气候的变化，提高水稻的产量对解决未来全球的粮食安全问题具有十分重要的战略意义。谷粒重量是决定水稻产量的重要性状，提高籽粒重量是一条有效的增产途径，籽粒重量主要受粒型影响，同时，粒型对水稻的市场价值也有重要影响，不同地域人群对粒型的偏好不同。目前，对粒型基因的分子调控机制及遗传调控网络的研究非常有限。故解析水稻粒型相关基因的遗传调控机理，对水稻分子设计育种技术体系的建立有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供如下1)-3)中任一种物质的新用途。本专利技术提供了如下1)-3)中任一种物质在调控植物粒型中的应用：1)蛋白GW5；2)编码蛋白GW5的DNA分子；3)含有编码蛋白GW5的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白GW5为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。上述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。本专利技术另一个目的是提供如下1)-3)中任一种物质的用途。本专利技术提供的如下1)-3)中任一种物质在培育粒型改变植物中的应用：1)蛋白GW5；2)编码蛋白GW5的DNA分子；3)含有编码蛋白GW5的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白GW5为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。上述应用中，所述编码蛋白GW5的DNA分子是如下1)至5)中任一所述的DNA分子：1)序列表中序列1所示的DNA分子；2)序列表中序列1第17-1426位核苷酸；3)序列表中序列3所示的DNA分子；4)在严格条件下与1)或2)或3)所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子；5)与1)或2)或3)所限定的DNA分子至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。上述严格条件可为在6×SSC，0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC，0.1％SDS和1×SSC，0.1％SDS各洗膜一次。上述应用中，所述调控植物粒型或所述粒型改变均为降低籽粒粒宽、降低籽粒粒厚、降低籽粒千粒重、降低颖壳细胞数目和/或增加籽粒粒长。上述应用中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物；所述单子叶植物具体为水稻。本专利技术第三个目的是提供一种培育粒型改变的转基因植物的方法。本专利技术提供的方法，为将编码蛋白GW5的DNA分子导入目的植物中，得到转基因植物；所述转基因植物籽粒的粒宽、粒厚、千粒重和/或颖壳细胞数目均低于所述目的植物；和/或，所述转基因植物籽粒的粒长高于所述目的植物；所述蛋白GW5为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。上述方法中，所述编码蛋白GW5的DNA分子是如下1)至5)中任一所述的DNA分子：1)序列表中序列1所示的DNA分子；2)序列表中序列1第17-1426位核苷酸；3)序列表中序列3所示的DNA分子；4)在严格条件下与1)或2)或3)所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子；5)与1)或2)或3)所限定的DNA分子至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。上述方法中，所述编码蛋白GW5的DNA分子通过重组载体导入所述目的植物中。上述方法中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物；所述单子叶植物具体为水稻。本专利技术第四个目的是提供一种重组载体。本专利技术提供的重组载体，为将编码蛋白GW5的DNA分子插入表达载体中，得到表达蛋白GW5的重组载体；所述蛋白GW5为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。在本专利技术中，重组载体为在pCAMBIA1390载体BamHⅠ酶切位点间插入序列表中序列1所示的GW5基因得到的载体。本专利技术的实验证明，本专利技术将GW5基因转入野生型水稻中，得到转基因水稻，其余野生型水稻相比，GW5基因过量表达，水稻的粒宽和粒重显著减少，粒长显著增加，叶片变细变长，叶夹角增大，另外细胞学观察表明GW5基因过量表达使水稻的颖壳横向细胞分裂显著增加。因此GW5基因与粒型相关，为提高粒型改变的转基因植物培育奠定基础。本专利技术对于进一步阐明植物籽粒发育分子机理并通过基因工程手段培育优质、高产的作物新品种具有重要的理论意义和现实意义。附图说明图1为pCAMBIA1390载体图谱。图2为野生型水稻Nipponbare与GW5基因过量表达水稻的表型。图3为野生型水稻Nipponbare与GW5基因过量表达水稻的粒长、粒宽、粒厚以及千粒重统计数据。图4为野生型水稻Nipponbare与GW5基因过量表达水稻的表达检测。图5为野生型水稻Nipponbare和GW5基因过量表达水稻水稻的颖壳横向细胞增殖情况。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。N6培养基购自美国PhytoTechnologyLaboratories，货号为C167。水稻品种Nipponbare(Oryzasativa)和水稻品种Kasalath(Oryzasativa)在文献“LiZ,WanJ,XiaJ,etal.Mappingofquantitativetraitlocicontrollingphysico-chemicalpropertiesofricegrains(OryzasativaL.).Breedingscience,2003,53(3):209-215”中公开过，公众可从中国农业科学院作物科学研究所获得。根癌农杆菌EHA105(AgrobacteriumtumefaciensEHA105)在文献“Hood,ElizabethE；Gelvin,StantonB；Melchers,LeoS；Hoekema,Andre.1993.NewAgrobacteriumh本文档来自技高网...

【技术保护点】
如下1)‑3)中任一种物质在调控植物粒型中的应用：1)蛋白GW5；2)编码蛋白GW5的DNA分子；3)含有编码蛋白GW5的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白GW5为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.如下1)-3)中任一种物质在调控植物粒型中的应用：1)蛋白GW5；2)编码蛋白GW5的DNA分子；3)含有编码蛋白GW5的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白GW5为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。2.如下1)-3)中任一种物质在培育粒型改变植物中的应用：1)蛋白GW5；2)编码蛋白GW5的DNA分子；3)含有编码蛋白GW5的DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌；所述蛋白GW5为如下(1)或(2)：(1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(2)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的由(1)衍生的蛋白质。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述编码蛋白GW5的DNA分子是如下1)至5)中任一所述的DNA分子：1)序列表中序列1所示的DNA分子；2)序列表中序列1第17-1426位核苷酸；3)序列表中序列3所示的DNA分子；4)在严格条件下与1)或2)或3)所限定的DNA分子杂交且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子；5)与1)或2)或3)所限定的DNA分子至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的DNA分子。4.根据权利要求1-3中任一所述的应用，其特征在于：所述调控植物粒型或所述粒型改变均为降低籽粒粒宽、降低籽粒粒厚、降低籽粒千粒重、降低颖壳细胞数目和/或增加籽粒粒长。5.根据权利要求1-4中任一所述的应用，其特征在于：所述植物...

【专利技术属性】
技术研发人员：万建民，刘家范，王海洋，程治军，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11