抽穗期调控基因Ehd5及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种新型的抽穗期调控基因Ehd5及其应用。所述Ehd5位于8号染色体上，其在突变体植物中存在移码突变，导致转录翻译提前终止。在ehd5互补和过表达植株中，抽穗期、粒型、株高等农艺性状得以恢复，说明其编码的多肽能调控植物抽穗、产量、抗病性和/或籽粒(粒长、粒宽)性状，且其具有剂量效应。本发明专利技术揭示Ehd5表达受光周期诱导，具有昼夜节律性表达的特点。对野生型和突变体植物中Ehd5表达量对比分析，提示该基因位于OsGI和OsPhyB等基因下游，Ghd7、Ehd1等基因上游。蛋白互作实验提示，Ehd5和ROC4蛋白在体内外存在互作。因此，本发明专利技术提供了调控植物抽穗期等性状的新型调控途径，对于植物性状改良及育种实践具有重要价值。值。

【技术实现步骤摘要】
抽穗期调控基因Ehd5及其应用


[0001]本专利技术属于植物学和分子生物学领域，更具体地，本专利技术涉及一种新型的抽穗期调控基因Ehd5及其应用。

技术介绍

[0002]粮食短缺正随着越来越多的人口增加而称为世界范围内的重要问题。，人们预测到2050年全球人口将达到90亿，这要求世界粮食作物的产量要大幅度提升。禾本科植物，特别是水稻(Oryza sativa)，长期作为主要的粮食作物之一，是世界一半以上人口的主食，全球无数的科学家致力于改良其各种性状，提高其生产效率。
[0003]抽穗期作为禾谷类植物如水稻的重要农艺性状，不仅决定了植物品种的分布区域、耕作制度及季节适应性，还显著影响植物的产量、品质及抗逆性。水稻抽穗期是指水稻从播种到开始抽穗的时间，其长短受到光照、温度、肥水状况等外部信号和激素、抽穗期基因等内源因素的影响。已有的分子机制研究表明水稻由营养生长转向生殖生长的成花过程是由多个主效基因和微效基因共同调控的，调控网络十分复杂，因此解析水稻抽穗期遗传特性及分子调控网络对指导育种、品种改良及扩大水稻种植范围进而解决全球粮食问题具有重要意义。本领域中，已经确定了一些抽穗期相关基因，这些基因组成复杂的分子调控网络，共同调节水稻由营养生殖向生殖生长的转变，进而影响栽培水稻的抽穗期和种植地域适应性。
[0004]水稻作为一个典型的短日照(SD)植物，其存在两条主要的开花调控途径，分别是OsGI
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Hd1
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Hd3a途径和Ghd7
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Ehd1
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RFT1途径。OsGI是拟南芥GI的同源基因，其表达受生物钟影响，具有昼夜节律性。SD条件下，OsGI通过Hd1、Ehd1、OsMADS51等基因来调控水稻成花转化；LD情况下，OsGI对开花影响作用不显著。OsGI可调控Hd1的表达，Hd1通过LD条件下抑制和SD条件下促进成花素Hd3a/RFT1基因的表达，进而影响OsMADS15的表达来调控水稻抽穗期。Ghd7
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Ehd1
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RFT1组成的花期调控途径是水稻中所特有的，Ghd7作为LD条件下是抽穗期抑制因子，其可以通过与Hd1蛋白直接结合而下调Hd3a的表达或抑制Ehd1的表达推迟抽穗；同时，Ghd7基因的表达也受多个基因的调节。Ehd1是水稻特有的花期调控基因，是抽穗期调控网络中重要的光信号整合点，受到多个基因的调控。在LD条件下，水稻OsGI
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Hd1
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Hd3a途径受到抑制，开花推迟，但终究还会开花就是通过Ehd1基因促进成花素RFT1基因表达实现的。目前，已知的调节Ehd1表达的基因有许多，其中促进开花的有SDG724、Hd18、Ehd2、Ehd4、Ehd3、OsMADS51、OsVIL2等基因，抑制开花的有OsCOL9(CONSTANS
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like9)、Ghd7、Ghd8、OsLFL1、OsMADS56、DTH7、OsCO3等基因。在这两条调控途径中，Hd1和Ghd7蛋白可以形成蛋白复合体来抑制Ehd1的表达进而影响水稻开花，OsGI除了影响Hd1表达外还会通过OsMADS51来调节Ehd1的表达，这说明这两条调控途径间存在相互联系。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型的抽穗期调控基因Ehd5及其应用。
[0006]在本专利技术的第一方面，提供一种改良禾本科植物性状或制备性状改良的禾本科植物的方法，包括：上调植物中Ehd5的表达或活性；所述改良性状包括：促进抽穗、提高产量、提高抗病性和/或改变籽粒粒型(如增加粒宽、降低粒长)。
[0007]在一个优选例中，所述上调植物中Ehd5的表达或活性包括将Ehd5的编码基因或含有该编码基因的表达构建物或载体转入植物中；对Ehd5进行功能获得性突变；以表达增强型启动子或组织特异性启动子促进Ehd5表达；或，以增强子促进Ehd5表达。
[0008]在另一优选例中，所述的对Ehd5进行功能获得性突变包括：对Ehd5的编码基因进行靶向性改造，改变导致Ehd5发生翻译提前终止的碱基的类型；较佳地，突变型基因相对于野生型基因在基因编码的第3084
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3087位碱基产生缺失(即在第8号染色体物理位置24,475,456碱基处)，由“GTATT”变为“G”(相对于野生型Ehd5基因CDS序列的1677
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1680位碱基缺失)，导致蛋白编码移码，翻译提前终止。
[0009]在本专利技术的另一方面，提供一种Ehd5或其上调剂的用途，用于改良禾本科植物性状或制备性状改良的禾本科植物；所述改良性状包括：促进抽穗、提高产量、提高抗病性和/或改变籽粒粒型(包括改变籽粒粒长和粒宽，即改变籽粒长宽比，如增加粒宽、降低粒长，降低长宽比)。
[0010]在另一优选例中，所述Ehd5上调剂包括：外源的Ehd5编码基因或含有该编码基因的表达构建物或载体；较佳地，所述表达构建体包括增强型启动子、组织特异性启动子或增强子；或，对Ehd5进行功能获得性点突变的试剂(如通过伽马射线辐射诱变获得的材料)。
[0011]在另一优选例中，所述的对Ehd5进行功能获得性点突变的试剂为在发生Ehd5突变的植物中将突变体回复为Ehd5野生型的试剂；较佳地，构建互补质粒，该互补质粒中引入野生型基因的编码序列，将该互补质粒转化植物；较佳地，将8号染色体物理位置24,475,456碱基处的缺失突变进行恢复，恢复为GTATT；也即将相应于SEQ ID NO:1的第1677
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1680位的碱基缺失进行恢复；较佳地，恢复为第1676
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1680位为GTATT
[0012]在另一优选例中，所述的上调、促进、提高或增强表示显著性的上调、促进、提高或增强，如上调、促进、提高或增强20％、40％、60％、80％、90％或更高。
[0013]在另一优选例中，所述的促进抽穗(抽穗提早/提前)表示显著性地促进，例如使得抽穗时间提前1～30天，更具体例如提前2、4、6、8、10、12、14、15、16、18、20、22、25、28天。
[0014]在另一优选例中，所述的提高产量表示显著性地提高产量，例如产量提高1～30％；更具体例如提高2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、15％、16％、18％、20％、22％、25％、28％。
[0015]在另一优选例中，所述的提高抗病性表示显著性地提高抗病性，例如患病植株比例显著降低1～99％；更具体例如降低5％、10％、30％、50％、70％、90％、95％、98％。
[0016]在另一优选例中，所述的增加粒宽表示显著性地增加，例如增加1～30％；更具体例如增加2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、15％、16％、18％、20％、22％、25％、28％。
[0017]在另一优选例中，所述的禾本科植物是禾谷类作物或所述Ehd5来自禾谷类作物；较佳地，所述的禾谷类作物包括：水稻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改良禾本科植物性状或制备性状改良的禾本科植物的方法，包括：上调植物中Ehd5的表达或活性；所述改良性状包括：促进抽穗、提高产量、提高抗病性和/或改变籽粒粒型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上调植物中Ehd5的表达或活性包括将Ehd5的编码基因或含有该编码基因的表达构建物或载体转入植物中；对Ehd5进行功能获得性突变；以表达增强型启动子或组织特异性启动子促进Ehd5表达；或，以增强子促进Ehd5表达。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的对Ehd5进行功能获得性突变包括：对Ehd5的编码基因进行靶向性改造，改变导致Ehd5发生翻译提前终止的碱基的类型；较佳地，突变型基因相对于野生型基因在基因编码的第3084
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3087位碱基产生缺失，由“GTATT”变为“G”，导致蛋白编码移码，翻译提前终止。4.一种Ehd5或其上调剂的用途，用于改良禾本科植物性状或制备性状改良的禾本科植物；所述改良性状包括：促进抽穗、提高产量、提高抗病性和/或改变籽粒粒型。5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，所述Ehd5上调剂包括：外源的Ehd5编码基因或含有该编码基因的表达构建物或载体；较佳地，所述表达构建体包括增强型启动子、组织特异性启动子或增强子；或，对Ehd5进行功能获得性点突变的试剂。6.如权利要求4所述的用途，其特征在于，所述的对Ehd5进行功能获得性点突变的试剂为在发生Ehd5突变的植物中将突变体回复为Ehd5野生型的试剂；较佳地，将相应于SEQ ID NO:1的第1677
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1680位的碱基缺失进行恢复；较佳地，恢复为第1676
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1680位为GTATT；较佳地，构建互补质粒，该互补质粒中引入野生型基因的编码序列，将该互补质粒转化植物。7.如权利要求1～6任一所述，其特征在于，所述的禾本科植物是禾谷类作物或所述Ehd5来自禾谷类作物；较佳地，所述的禾谷类作物包括：水稻(Oryza sativa)，玉米(Zea mays)，小米(Setaria italica)，大麦(Hordeum vulgare)，小麦(Triticum aestivum)，黍(Panicum miliaceum)，高粱(Sorghum bicolor)，黑麦(Secal...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯旗，韩斌，张雪宁，王子轩，缪家顺，朱静洁，周聪聪，詹奇林，
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：