水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用制造技术

本发明专利技术公开了水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用，属于遗传育种领域。该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；其所对应的CDS序列如SEQ ID NO.2所示，或由SEQ ID NO.2所示序列经过添加、取代或缺失一个或几个碱基而生成的，并编码控制水稻株高的核苷酸序列；该基因编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示，或经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的具有同等功能的氨基酸序列。通过降低该基因的表达或使其功能缺失突变实现包括降低株高、增加分蘖数的水稻株型改良，该基因不同的等位基因型将在优化水稻株型、理想株型塑造方面具有广阔的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用


[0001]本专利技术属于遗传育种领域，具体涉及水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用。

技术介绍

[0002]培育高产稳产水稻(Oryza sativa L.)品种是我国粮食安全的重要保障。分析水稻现代品种育种主要是理想株型塑造育种，即将与理想株型相关的重要农艺性状关键基因的优异等位形式高效聚合，形成超级新品种。其中成大穗、适当分蘖、株高和粗秆抗倒是理想株型的关键。水稻株高性状直接影响水稻整体植株形态、总生物量、抗倒伏能力、收获指数等，成为理想株型首要去关注和塑造的表型。
[0003]上世纪60年代水稻矮化育种和半矮杆品种的推广使水稻育种发生了革命性变革，水稻株高相关研究成为了水稻生物学和株型改良研究的重要课题之一。目前株高QTL克隆虽已取得一些成果，但绝大多数矮杆基因是通过畸形矮杆突变体(小粒矮生、多蘖矮生)克隆获得，因其畸形特征并不能在育种中被实际利用，仅有几个株高相关基因被应用于水稻育种，如粳稻中的广泛利用的DEP1、籼稻中的广泛利用的sd1。其中sd1基因也存在自身弊端，其降低株高、减少倒伏性减产，提升单位收获产量的同时，会导致氮肥利用率的降低，其水稻增产效果对化肥的依赖性高。由此可见，真正育种可用的理想水稻株高基因仍有待通过优势水稻品种衍生群体去继续发掘和解析，去填补目前株高基因存在的短板，为理想水稻育种提供更多的基因选择。
[0004]继绿色革命、三系杂交水稻、两系杂交水稻之后，水稻理想株型塑造结合籼粳杂种优势的利用被视为进一步提升水稻产量的重要突破口。李家洋院士等提出“超级杂交水稻分子设计育种”新模型，即培育具有理想株型、各品质优良的超级理想型籼粳亚种间杂交种。此后一些株高相关的多效基因在不同的籼粳杂交群体中被克隆出来，在生产中取得了极好的应用效果，如理想株型基因IPA1、每穗粒数、株高和抽穗期多效性控制基因Ghd7，印证了理想株型与籼粳杂种优势利用离不开株高研究，而籼粳衍生群体中新株高基因的解析可为水稻进一步产量提升和优化株型保驾护航。因此，在水稻优良品种衍生群体中寻找新的QTL和PH杂种优势位点，对理想的株型育种具有重要意义。
[0005]本专利技术的LOC_Os03g64415基因在水稻株高调控以及理想株型育种有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0008]本专利技术提供了水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用。
[0009]所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415编码的蛋白质具有如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列；或由SEQ ID NO.3所示的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具有同等功能的氨基酸序列。
[0010]进一步地，所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415具有如SEQ ID NO.2所示的CDS编码序列；或由SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经过添加、取代或缺失一个或几个碱基而生成的，并编码控制水稻株高的核苷酸序列。
[0011]更进一步地，所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0012]所述的水稻株型改良包括降低水稻株高，还包括增加分蘖数，具体可通过降低LOC_Os03g64415基因的表达或使LOC_Os03g64415基因功能缺失突变实现水稻株型改良。
[0013]在一些实施方案中，通过敲除LOC_Os03g64415基因实现水稻株型改良。可通过CRISPR/Cas9系统敲除LOC_Os03g64415基因，敲除LOC_Os03g64415基因的sgRNA靶点1和靶点2的序列优选为：
[0014]sgRNA的靶点1(设计于正义链)的核苷酸序列为：CTCTCTCCCGAAGGCTGCTACGG(SEQ ID NO.4)，
[0015]sgRNA的靶点2(设计于反义链)的核苷酸序列为：CCGGAGGGGCCAGATCTGGCCGG(SEQ ID NO.5)。
[0016]检测通过CRISPR/Cas9系统敲除LOC_Os03g64415基因的转基因植株的引物对优选为：
[0017]引物JC
‑
F的核苷酸序列：AGTCTTCGATATTCCCGTCCGTG(SEQ ID NO.6)，
[0018]引物JC
‑
R的核苷酸序列：TCTTGCTCGCCGAAGTCGCTC(SEQ ID NO.7)。
[0019]与现在技术相比，本专利技术的有益成果在于：
[0020](1)本专利技术为水稻矮化品种的培育提供了一种通过基因编辑方法打靶水稻株型相关基因LOC_Os03g64415来获得稳定的矮化水稻品种；(2)本专利技术的水稻株高性状基因，调控效果好，其基因敲除株系可以显著降低水稻株高，增加分蘖数，该基因不同的等位基因型将在优化水稻株型、理想株型塑造方面具有广阔的应用前景。
附图说明
[0021]图1.水稻LOC_Os03g64415基因序列分析及基因编辑靶点设计。蓝色方框表示外显子，蓝色线表示内含子，白色方框表示非翻译区。2个Cas9识别位点如图所示，序列分别为CTCTCTCCCGAAGGCTGCTACGG、CCGGAGGGGCCAGATCTGGCCGG。
[0022]图2.Cas9介导的LOC_Os03g64415不同突变基因型的获得。WT为野生型序列，阿拉伯数值表示发生缺失或增加的碱基数(数字前面加
“‑”
表示碱基缺失，数字前面加“+”表示碱基增加)。
[0023]图3.Cas9介导的LOC_Os03g64415不同突变基因型体的表型考察。整株形态考察，WT为ZH11野生型对照植株，qph
‑
3.1为LOC_Os03g64415突变株系代表植株(qph
‑
3.1
‑
crispr1)。
[0024]图4.Cas9介导的LOC_Os03g64415不同突变基因型体的表型考察。穗子形态考察包括：穗(左)和穗下节间(右)，WT为ZH11野生型对照植株，qph
‑
3.1为LOC_Os03g64415突变株系代表植株(qph
‑
3.1
‑
crispr1)。
[0025]图5.Cas9介导的LOC_Os03g64415不同突变基因型体的表型考察。各节间长形态考察，WT为ZH11野生型对照植株，qph
‑
3.1为LOC_Os03g64415突变株系代表植株(qph
‑
3.1
‑
crispr1)。D2代表倒二节间、D3代表倒三节间、D4代表倒四节间。
[0026]图6.LOC_Os03g64415本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用，其特征在于：所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415编码的蛋白质具有如SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列；或由SEQ ID NO.3所示的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具有同等功能的氨基酸序列；所述的水稻株型改良包括降低水稻株高。2.根据权利要求1所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用，其特征在于：所述的水稻株型改良还包括增加分蘖数。3.根据权利要求1所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用，其特征在于：所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415具有如SEQ ID NO.2所示的编码序列；或由SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列经过添加、取代或缺失一个或几个碱基而生成的，并编码控制水稻株高的核苷酸序列。4.根据权利要求1所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415在水稻株型改良中的应用，其特征在于：所述的水稻株高基因LOC_Os03g64415的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的水稻株高基因LOC_Os03g644...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔维龙，李阳生，邓霄霄，周明骜，张晨浩，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：