本发明专利技术涉及植物基因工程领域。具体涉及一种调控水稻株型的方法，其特征在于通过ＧＡＬ４－ＵＡＳ异位表达系统调控水稻Ｏｓａ－ｍｉＲ１５６ｅ基因，或其基因家族的其它同源基因Ｏｓａ－ｍｉＲ１５６ａ－Ｏｓａ－ｍｉＲ１５６ｌ，或其功能类似物的表达模式达到改良水稻株型的目的。所述的Ｏｓａ－ｍｉＲ１５６ｅ基因的核苷酸序列如ＳＥＱ?ＩＤ?ＮＯ：１所示，本发明专利技术采用ＧＡＬ４－ＵＡＳ两因子系统调控水稻株型，有望在水稻株型育种中应用，塑造理想株型，达到增产的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程领域。涉及一种控制水稻株型的方法，即通过GAL4-UAS 异位表达系统调控水稻0Sa-miR156e基因或其同源基因的表达，达到调控水稻株型的目 的，以及该方法在转基因水稻和转基因水稻种子中的应用。本专利技术第一次采用分子设计育 种的方法调控水稻株型，有望在水稻株型育种中应用，塑造理想株型，达到增产的目的。
技术介绍
水稻作为重要的粮食作物，是世界三分之一以上的人以其为主食。为解决人口增 长与耕地面积减少的矛盾，提高水稻单位面积产量仍是人们面临的严峻挑战。近年来，随着 水稻功能基因组研究的深入，许多控制水稻产量的功能基因被分离克隆。水稻产量性状的 遗传改良取决于穗型、粒型、分蘖数、株型等一系列因素。株型育种被认为是提高水稻产量 的重要方法，50,60年代的矮化育种就是株型育种在提高产量方面的一个很好的例子。早在 1994年，国际水稻所(IRRI)提出了水稻理想株型育种，即基于减少分蘖总数、提高成穗率、 株型紧凑、塑造穗大粒多等等的一类新株型(NPT)的指导思想(Khush G S. Breaking the yield frontier of rice. Geojournal，1995，35 (3) :329_332)。我国的“水稻超高产育种 计划”实质也离不开株型问题。水稻的单株分蘖数是影响水稻株型的重要因子，而在产量构成的三要素即穗数、 每穗粒数和粒重中，穗数的多少在很大程度上受制于分蘖的发生量，因而分蘖是影响水稻 和小麦等主要农作物单株产量的重要农艺性状之一。水稻分蘖是一个复杂的农艺性状。 一般认为，分蘖数目是受多基因控制的数量性状，其遗传力较低，光照、灌溉、肥料、温度等 都环境因素对它也会有很大影响。Wu等应用动态基因定位法在重组自交系群体中定位 7 5 ^^fiti^j^^ (quantitative trait locus, QTL) (Wu ff R et al. ， Time-Related Mapping of Quantitative Trait Loci Underlying Tiller Number in Rice. Genetics, 1999,151 =297-303) 至今已发现了大量的影响分蘖数目的数量性状位点(QTLs)，但大部 分只是初步定位，只有少部分基因被分离克隆。John Doebley等在1997年利用转座子标 签法分离到一个玉米主茎腋生分枝数相关基因TBI (John Doebley et al. ,The evolution of apical dominance in maize. Nature, 1997,386 485-488 ；Martienssen R. ,The origin of maize branches out. Nature，1997，386 :443.)。SchumacherK 等 1999 年克隆到了控 制番爺侧枝发生基因 LS (Schumacher K et al. , The lateral suppressor (LS) gene of tomato encodes a new member of the VHIID protein family. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999,96 =290-295) 2003年Greb T等克隆到拟南芥的侧枝抑制基因LAS (Greb T et al. , Molecular analysis of the LATERAL SUPPRESSOR gene in Arabidopsis reveals a conserved control mechanism for axillary meristem formation. Genes Dev. , 2003, 17 :1175-1178.)。而水稻分蘖控制基因M0C1的克隆是近年来在植物形态建成特别是侧枝 形成研究领域中最重要的进展之一 (Li et al. ,Control of tillering in rice. Nature, 2003,422 :618-621)。此外，株高、穗大小、成穗率、茎杆强度、分蘖角度和叶片夹角等也是衡3量水稻等农作物株型的指标。研究表明，编码小分子RNA的基因miR156在拟南芥、玉米、水稻生长发育过程中 发挥着重要的作用。组成型超量表达miR156基因，植株顶端优势变弱，花器官发育异常， 花序(穗)变小，株高矮化，分枝增多，加速叶片生长速度和叶片数量形成一个丛生的表 型，延缓生长发育过程，推迟开花等(Xie et al.，Genomic organization, differential expression, and interaction of SQUAMOSA promoter—binding—like transcription factors and microRNA156 in rice. Plant Physiol, 2006，142 :280_293)。由此可见， miR156基因在调控植物的株型方面发挥了重要作用。虽然0Sa-miR156e基因超量表达可以提高水稻的分蘖数，但是分蘖数太多会影 响结实率等性状，难以达到分蘖数适中、育性正常、产量提高的理想株型。同时，组成型超 量表达0Sa-miR156e基因还会影响水稻的穗型，穗型变小，从而造成减产(Xie et al., Genomic organization, differential expression, and interaction of SQUAMOSA promoter-binding-like transcription factors and microRNA156 in rice.Plant Physiol, 2006,142 =280-293)。而GAL4-UAS双因子系统能够实现基因的异位表达 (Liang D et al. , Establishment of a patterned GAL4-VP16 transactivation system for discovering gene function in rice. Plant J, 2006,46 :1059-1072),为了优化 0Sa-miR156e基因的表达模式，本专利技术通过利用本实验室突变体库中报告基因特异表达的 模式系，创建含有0Sa-miR156e基因的目标系，通过与模式系杂交，实现0sa-miR156e基因 在不同的时空条件下表达，从而培育理想的水稻株型。1999年，Haseloff报道了一种基于GAL4-UAS元件的双因子反式激活系统，将果蝇 中已报道的GAL4-UAS系统引入了拟南芥基因功能研究中(图1)。GAL4-UAS双因子反式激 活系统是指由模式系(pattern lines)和目标系(target lines)组成的基因诱导表达系 统。模式系是由时空特异型或者诱导型的顺式调节因子控制的表达GAL4基因的株系；目 标系则是指带有能与GAL4的特异结合域结合的UAS (upstream activating sequence)序 列和受U本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
一种调控水稻株型的方法，其特征在于，利用GAL4 UAS异位表达系统调控水稻Osa miR156e基因的表达...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴昌银，陈志辉，张启发，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：83
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