调控水稻种子粒型的HDT701及其应用制造技术

本发明专利技术涉及调控水稻种子粒型的HDT701及其应用。本发明专利技术揭示了HDT701基因可以调节水稻的粒型或产量性状，可以将HDT701基因单独或与其它基因联合应用于水稻的分子培育中，选育出具有特定株型的植物品种。

【技术实现步骤摘要】
调控水稻种子粒型的HDT701及其应用
本专利技术属于植物学和基因工程领域，更具体地，本专利技术涉及调控水稻种子粒型的HDT701及其应用。
技术介绍
禾本科植物(作物)，尤其是水稻，为重要的粮食作物。水稻等作物的株型是决定其产量的核心因素之一。水稻株型的形成主要取决于植株高度、叶倾角以及分蘖角度等因素。在水稻育种中，株型的改良对水稻产量的提高发挥了重要作用，并一直是品种选育的重要指标。水稻株型、粒型改良对提高水稻单产具有重要的作用。迄今为止水稻株型改良主要经历过半矮化育种及理想株型育种两个阶段。1968年澳大利亚Donald首次提出“作物理想株型”概念，指出所谓作物理想株型就是在现有生理学和形态学知识基础之上，将一系列有利于作物光合，生长及产量的优良形态性状聚合而形成的理想植株。日本学者提出了水稻“理想株型”的理论和一些具体株型指标，并由此发展为基于优良植株形态选种而不是仅仅基于产量选种的水稻理想株型育种。中国学者提出并完善了理想株型与杂种优势利用相结合的水稻超高产育种理论，并培育出了一系列高产优质的水稻品种。近些年来，随着水稻功能基因组学的发展，科学家们相继克隆鉴定了一些控制水稻株型的重要基因，为应用于水稻超高产育种奠定了坚实的理论基础。现有技术中，已经发现一些调控水稻株高，分蘖，叶倾角的基因，比如但不限于LC1，SLR1，MOC1。尽管已经发现了一些对于调控水稻株型、粒型有用的基因，但是本领域仍然需要进行进一步的探索，以进一步促进水稻的改良，或者通过多基因联合调控的方式来实现调控和改良。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供调控水稻种子粒型的HDT701及其应用。在本专利技术的第一方面，提供一种调节水稻性状的方法，包括调节水稻中HDT701的表达。在另一优选例中，所述方法包括：下调HDT701的表达，从而：增加种子粒长，降低种子粒宽，减少分蘖数，增加每穗粒数，延迟抽穗和开花时间。在另一优选例中，所述下调HDT701的表达包括：在植物中敲除或沉默HDT701基因，或抑制HDT701蛋白的活性；较佳地，包括：以特异性干扰HDT701基因表达的干扰分子来沉默HDT701，以基因编辑方法敲除HDT701基因，以同源重组方法敲除HDT701基因，或以反义的HDT701蛋白的编码基因下调HDT701的表达。在另一优选例中，所述的干扰分子是以HDT701的编码基因或其转录本为抑制或沉默靶标的dsRNA、反义核酸、小干扰RNA、微小RNA，或能表达或形成所述dsRNA、反义核酸、小干扰RNA、微小RNA的构建物。在另一优选例中，通过采用CRISPR/Cas9系统进行基因编辑，从而敲除HDT701的编码基因；较佳地，以sgRNA进行基因编辑，更佳地其靶向于hdt701序列的第二外显子(如CDS序列31-50/894bp)或其序列包括：SEQIDNO:1。在另一优选例中，通过RNAi的方法沉默HDT701基因；较佳地，所述RNAi的序列包括：SEQIDNO:6所示的序列。在另一优选例中，所述方法包括：上调HDT701的表达，从而增加种子粒长，降低种子粒宽，促进开花时间提前，降低种子萌发时根伸出的时间，促进旗叶和剑叶披垂。在另一优选例中，所述上调HDT701的表达包括：将过量表达所述HDT701的过量表达分子(如表达构建物或表达载体)转入植物细胞、组织、器官或种子，从而上调HDT701的表达。在另一优选例中，所述的HDT701选自下组：(a)如SEQIDNO:2氨基酸序列的蛋白；(b)将SEQIDNO:2氨基酸序列经过一个或多个(如1-20个；较佳地1-15个；更佳地1-10个，如5个，3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)蛋白功能的由(a)衍生的蛋白；或(c)与(a)限定的蛋白序列有80％以上(较佳地85％以上；更佳地90％以上；更佳95％以上，如98％，99％)同源性且具有(a)蛋白功能的由(a)衍生的蛋白。在本专利技术的另一方面，提供一种HDT701蛋白或其编码基因或它们的上调剂的用途，用于调节水稻的性状，主要包括：增加种子粒长，降低种子粒宽，促进开花时间提前，降低种子萌发时根伸出的时间，促进旗叶和剑叶披垂。在一个优选例中，所述的上调剂包括：过量表达所述HDT701的过量表达分子。在本专利技术的另一方面，提供一种HDT701蛋白或其编码基因的下调剂的用途，用于调节水稻的性状，包括：增加种子粒长，降低种子粒宽，减少分蘖数，增加每穗粒数，延迟抽穗和开花时间。在一个优选例中，所述下调剂包括：敲除或沉默HDT701基因或抑制HDT701蛋白活性的下调剂；较佳地，包括：特异性干扰HDT701基因表达的干扰分子，敲除HDT701基因的基因编辑试剂，基于同源重组的敲除HDT701基因的试剂。在本专利技术的另一方面，提供一种HDT701蛋白或其编码基因用途，用于作为鉴别水稻性状的分子标记，所述性状包括：粒长、粒宽、分蘖数、每穗粒数、抽穗时间、开花时间、种子萌发时根伸出时间、旗叶和剑叶披垂性。在本专利技术的另一方面，提供一种sgRNA或能形成所述sgRNA的核酸，所述的sgRNA靶向于HDT701基因，其靶向于hdt701序列的第二外显子(如CDS序列31-50/894bp)或其序列包括：SEQIDNO:1。在本专利技术的另一方面，提供一种RNAi试剂，所述的RNAi试剂靶向于HDT701基因，其序列包括：SEQIDNO:6。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、CRISPR-cas9载体系统。图2、Ubi::RNAi-HDT701中间载体pMD18-T。图3、ProHDT701::HDT701DNA骨架载体pCAMBIA1301。图4、CRIPSR-cas9敲除LOC_Os05g51830粒型改变。A和B.ZH11和敲除材料的粒型，包括带颖壳的种子、糙米及精米。Bar分别为3.9mm和2.5mm。C.HDT701的蛋白结构及CRIPSR-cas9对LOC_Os05g51830几种敲除方式。图5、F2代水稻粒型。A.F2代粒长，由上至下分别为ZH11、杂合体和纯合体所结种子。B.F2代粒宽，由上至下分别为ZH11、杂合体和纯合体所结种子。Bar＝1cm。C.对粒型数量的统计结果。图6、RNAi材料粒型统计。A.RNAi材料中载体插入检测，包括潮霉素和hdt701片段检测。B.RNAi材料HDT701表达水平检测。C.RNAi材料粒型。Bar＝1cm。图7、ProHDT701::HDT701DNA可回复突变体表型。A.ProHDT701::HDT701DNA回复突变体表型。Bar＝0.5cm。B.突变体背景基因组检测。C.ProHDT701::HDT701DNA转化突变体载体检测。D.ProHDT701:本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调节水稻性状的方法，其特征在于，所述方法包括：调节水稻中HDT701的表达。/n

【技术特征摘要】
1.一种调节水稻性状的方法，其特征在于，所述方法包括：调节水稻中HDT701的表达。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：下调HDT701的表达，从而：增加种子粒长，降低种子粒宽，减少分蘖数，增加每穗粒数，延迟抽穗和开花时间。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下调HDT701的表达包括：在水稻中敲除或沉默HDT701基因，或抑制HDT701蛋白的活性；较佳地，包括：以特异性干扰HDT701基因表达的干扰分子来沉默HDT701，以基因编辑方法敲除HDT701基因，以同源重组方法敲除HDT701基因，或以反义的HDT701蛋白的编码基因下调HDT701的表达。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过采用CRISPR/Cas9系统进行基因编辑，从而敲除HDT701的编码基因；较佳地，以sgRNA进行基因编辑，更佳地其靶向于hdt701序列的第二外显子或其序列包括：SEQIDNO:1；或
通过RNAi的方法沉默HDT701基因；较佳地，所述RNAi的序列包括：SEQIDNO:6所示的序列。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：上调HDT701的表达，从而增加种子粒长，降低种子粒宽，促进开花时间提前，降低种子萌发时根伸出的时间，促进旗叶和剑叶披垂。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述上调HDT701的表达包括：将过量表达所述HDT701的过量表达分子转入水稻细胞、组织、器官或种子，从而上调HDT701的表达。


7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的HDT701选自下组：
(a)如SEQIDNO:2氨基酸序列的蛋白；

【专利技术属性】
技术研发人员：薛红卫，姚娜，
申请(专利权)人：中国科学院分子植物科学卓越创新中心，
类型：发明
国别省市：上海;31