水稻大粒基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻大粒基因ＧＷ２及其应用，ＧＷ２基因可用于控制作物籽粒的大小、提高作物的产量或品质、调节细胞分裂的速度、以及作为鉴定作物大粒品种和小粒品种的分子标记。本发明专利技术还公开了一种改良作物的方法。ＧＷ２基因在水稻等作物高产育种中具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于基因技术和植物学领域。更特别的，本专利技术涉及一种新的水稻大 粒基因及其应用。
技术介绍
水稻产量是由粒重、穗数、粒数三大性状决定的。这些性状是由多个数量性状基因(QTL)控制的数量性状。近IO年来应用分子标记技术定位了许多产量 相关性状的QTL，但被成功克隆的基因还很少。2005年日本科学家成功克隆了 1个控制水稻粒数的基因(foh)，并阐明了 该基因的分子机理，相关成果发表在Science上，引起国际上的广泛关注。此 外，虽然最近有定位于第三染色体的一个控制粒长基因^^被克隆的报道，但 没有对其进行相关功能分析。然而，控制粒重的相关基因的克隆和功能研究至今还没有获得真正的成 功。粒重是决定产量的最重要性状之一，开展粒重基因的克隆和功能研究，以 便应用于作物高产分子育种，具有重大理论意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的可用于控制作物籽粒大小的水稻大粒基因 及其应用。在本专利技术的第一方面，提供一种分离的水稻大粒蛋白，该蛋白选自下组(a) 具有SEQ ID NO: 2氨基酸序列的多肽；或(b) 将SEQ ID NO: 2氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失 或添加而形成的，且具有控制作物粒宽或粒重功能的由(a)衍生的多肽。在本专利技术的另一优选例中，所述的蛋白来源于水稻。 在本专利技术的另一优选例中，所述的蛋白具有E3连接酶活性。 在本专利技术的第二方面，提供一种分离的多核苷酸，该多核苷酸选自下组(i) 编码所述的水稻大粒蛋白的多核苷酸；或(ii) 与(i)中的多核苷酸互补的多核苷酸。在本专利技术的另一优选例中，该多核苷酸编码具有SEQIDNO:2所示氨基酸 序列的多肽。在本专利技术的另一优选例中，该多核苷酸选自下组(1) SEQIDNO: l所示的核苷酸序列；或(2) SEQ ID NO: 1中255—1532位所乐的核苷酸序列。 在本专利技术的第三方面，提供一种载体，它含有所述的多核苷酸。 在本专利技术的第四方面，提供一种遗传工程化的宿主细胞，它含有所述的载体；或它的基因组中整合有所述的多核苷酸。在本专利技术的第五方面，提供所述的水稻大粒蛋白或其编码基因的用途，用 于控制作物籽粒的粒宽或粒重(更优选的，为增加作物籽粒的粒宽或粒重，从 而增加作物产量)；调节细胞过程；或作为鉴定作物大粒品种和小粒品种的分子标记。在本专利技术的另一优选例中，所述的细胞过程包括但不限于细胞分裂、信 号传导、细胞伸长。在本专利技术的第六方面，提供一种改良作物(更优选的，为增加作物籽粒的粒宽 或粒重)的方法，该方法包括(A)降低所述作物中水稻大粒基因的表达；或(B) 将功能降低或功能缺失的水稻大粒基因或蛋白导入作物中。在本专利技术的另一优选例中，将功能降低或功能缺失的水稻大粒基因或蛋白导 入小粒品种的作物中，从而可促进作物籽粒变大。更优选的，将功能缺失的水稻 大粒基因或蛋白导入作物中。在本专利技术的另一优选例中，用分子标记选择技术将从大粒品种的作物中获 得的GW2基因片段导入小粒品种的作物中。该方法为非转基因方法，没有安全隐患O在本专利技术的第七方面，提供一种所述的水稻大粒蛋白或其编码基因的激动 剂或拮抗剂。在本专利技术的第八方面，提供一种能与所述的水稻大粒基因或其编码蛋白特 异性结合的抗体。在本专利技术的第九方面，提供一种制备转基因植物的方法，所述的方法包括 步骤将所述的多核苷酸导入植物细胞中，培养所述的植物细胞，再生成植物。 在本专利技术的另一优选例中，所述方法包括步骤(Sl)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有所述的蛋白的编码 基因；(s2)将植物细胞或组织或器官与步骤(sl)中的农杆菌接触，从而使所述蛋白的编码基因转入植物细胞，并且整合到植物细胞的染色体上；(s3)选择出转入所述的蛋白编码基因的植物细胞或组织或器官；以及 (s4)将步骤(S3)中的植物细胞或组织或器官再生成植物。在本专利技术的第+方面，提供一种剁客所逑的蛋白的方法，所逑方法包括-培养所述的宿主细胞，收集获得所述的蛋白。本专利技术的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。附图说明图1显示了水稻G『2反义转基因植株(AS3， AS24， AS25)的谷粒与受体品种 "中花11(ZH11)"的谷粒的比较。图2显示了水稻G『2正义转基因植株(S21， S22，S24)的谷粒与受体品种"中 花ll(ZHll)"的谷粒的比较。图3显示了用分子标记选择方法(非转基因方法)将大粒G『2基因片段导 入小粒品种对小粒品种粒重的影响。具体实施例方式本专利技术人经过广泛而深入的研究，首先发现了一种控制作物籽粒粒宽和/ 或粒重的新基因，该基因的功能的缺失可产生大粒的表型，本专利技术人将之命名 为水稻大粒基因(GV2)。试验证实，G『2基因过量表达的转基因植株的粒型变 小、粒重减少，GW2基因降低表达的转基因植株的粒型变大、粒重提高，可见 d。基因将在农作物高产育种中起重要作用，具有广泛的应用前景。在此基础 上完成了本专利技术。如本文所用，所述的"作物"包括但不限于禾本科植物。更优选的，所述的禾本科植物包括但不限于小麦、大麦、玉米、高粱等。如本文所用，"分离的"是指物质从其原始环境中分离出来(如果是天然的 物质，原始环境即是天然环境)。如活体细胞内的天然状态下的多聚核苷酸和多 肽是没有分离纯化的，但同样的多聚核苷酸或多肽如从天然状态中同存在的其 他物质中分开，则为分离纯化的。如本文所用，"分离的GW2蛋白或多肽"是指所述的GW2蛋白基本上不含 天然与其相关的其它蛋白、脂类、糖类或其它物质。本领域的技术人员能用标 准的蛋白质纯化技术纯化GW2蛋白。基本上纯的多肽在非还原聚丙烯酰胺凝胶 上能产生单一的主带。本专利技术的多肽可以是重组多肽、天然多肽、合成多肽，优选重组多肽。本 专利技术的多肽可以是夭然纯化的产物，或是化学佥成的产物，或使用童组技米从 原核或真核宿主(例如，细菌、酵母、高等植物、昆虫和哺乳动物细胞)中产生。 根据重组生产方案所用的宿主，本专利技术的多肽可以是糖基化的，或可以是非糖 基化的。本专利技术的多肽还可包括或不包括起始的甲硫氨酸残基。本专利技术还包括GW2蛋白的片段、衍生物和类似物。如本文所用，术语"片 段"、"衍生物"和"类似物"是指基本上保持本专利技术的天然GW2蛋白相同的 生物学功能或活性的多肽。本专利技术的多肽片段、衍生物或类似物可以是(i)有一个或多个保守或非保守性氨基酸残基(优选保守性氨基酸残基)被取代的多肽， 而这样的取代的氨基酸残基可以是也可以不是由遗传密码编码的，或(ii)在一个 或多个氨基酸残基中具有取代基团的多肽，或(iii)成熟多肽与另一个化合物(比 如延长多肽半衰期的化合物，例如聚乙二醇)融合所形成的多肽，或(iv)附加的 氨基酸序列融合到此多肽序列而形成的多肽(如前导序列或分泌序列或用来纯 化此多肽的序列或蛋白原序列，或融合蛋白)。根据本文的定义这些片段、衍生 物和类似物属于本领域熟练技术人员公知的范围。在本专利技术中，术语"GW2蛋白"指具有GW2蛋白活性的SEQIDNO:2序列 的多肽。该术语还包括具有与GW2蛋白相同功能的、SEQIDNO:2序列的变异 形式。这些变异形式包括(但并不限于)若干个(通常为l-50个，较佳地l-30个， 更佳地l-20个，最佳地1-10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离的蛋白，其特征在于，该蛋白选自下组：　　　　（ａ）具有ＳＥＱ　　ＩＤ　　ＮＯ：２氨基酸序列的多肽；或　　　　（ｂ）将ＳＥＱ　　ＩＤ　　ＮＯ：２氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有控制作物粒宽或粒重功能的由（ａ）衍生的多肽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林鸿宣，宋献军，黄巍，施敏，朱美珍，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]