一个控制植物产量的相关基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一个控制植物产量的相关基因及其应用。该控制植物产量的相关基因编码如下a）或b）的植物种子性状相关蛋白：a）由SEQ ID No.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b）将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与种子植物粒重和/或粒长和/或粒宽相关的蛋白质。可以通过控制该植物种子性状相关蛋白的表达量从而得到所需要的种粒大小的转基因种子植物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一个控制植物产量的相关基因及其应用。
技术介绍
水稻是我国重要的粮食作物之一，有着悠久的栽培历史，在国民经济中发挥着巨大的作用。但是，随着人口的不断增长，工业化程度的提高，生态环境的不断恶化，粮食短缺现象也不断加剧。估计到2030年，水稻产量需要增长40%左右才能与人类需要相持衡。同时，随着人们生活水平的提高，对水稻外观和品质的要求也随之提高。细长型的水稻深受中国南方、欧洲以及美洲一些国家的喜爱，而中国北方、日本和韩国偏向于小圆粒型。所以为了满足不同人们的需要，这就要求育种学家对水稻产量和粒型形成的分子机制有所了解，从而在育种改良中加以运用，最大程度地提高水稻的产量和改善粒型，以满足日益增长的需要。水稻产量性状属于复杂的数量性状。水稻产量构成因素包括单位面积有效穗数、每穗总粒数和粒重。而粒重是产量构成因素中遗传力最高的一个，是水稻产量潜力的重要决定因素，也是育种家进行品种选育时使用的重要选择性状。水稻粒型（可以分解为粒长、粒宽和粒厚）决定粒重和品质。获得控制植物种子粒型基因对有效地进行分子育种研究十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与控制植物种子性状（粒重和/或粒长和/或粒宽）相关的蛋白质及其编码基因与相关生物材料。本专利技术所提供的与控制植物种子性状相关蛋白，名称为GL2，来源于水稻WFC，是如下a）或b）的蛋白质：a）由SEQ ID No.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b）将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与种子植物粒重和/或粒长和/或粒宽相关的蛋白质。其中，SEQ ID No.2由394个氨基酸残基组成。上述（b）中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述（b）中的蛋白质的编码基因可通过将SEQ ID No.1所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。与GL2相关的生物材料也属于本专利技术的保护范围。本专利技术所提供的与GL2相关的生物材料，为下述B1）至B7）中的任一种：B1）编码GL2的核酸分子；B2）含有B1）所述核酸分子的表达盒；B3）含有B1）所述核酸分子的重组载体、或含有B1）所述表达盒的重组载体；B4）含有B1）所述核酸分子的重组微生物、或含有B2）所述表达盒的重组微生物、或含有B3）所述重组载体的重组微生物；B5）含有B1）所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B1）所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有B3）所述重组载体的转基因植物细胞系；B6）降低GL2表达的核酸分子；B7）含有B6）所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因植物细胞系。其中，所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA，如mRNA或hnRNA等。上述生物材料中，B1）所述核酸分子具体可为如下1）或2）或3）或4）所示的基因：1）其编码序列是SEQ ID No.1的第88-1272位核苷酸的cDNA分子；2）核苷酸序列是SEQ ID No.3的第2606-6327位所示的DNA分子；3）在严格条件下与1）或2）限定的DNA分子杂交且编码GL2的cDNA分子或基因组DNA分子；4）与1）或2）限定的DNA分子具有90％以上的同一性且编码GL2的cDNA分子或基因组DNA分子。本申请使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可以用百分比（%）表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。其中，SEQ ID No.1由1523个核苷酸组成，其编码序列是SEQ ID No.1的第88-1272位核苷酸，编码序SEQ ID No.2所示的蛋白质。SEQ ID No.3由6408个核苷酸组成，SEQ ID No.3的第7-2605位为启动子，第2606-6327位所示，SEQ ID No.3的第2606-2802位为第一外显子，SEQ ID No.3的第2803-2899位为第一内含子，SEQ ID No.3的第2900-3129位为第二外显子，SEQ ID No.3的第3130-3730位为第二内含子，SEQ ID No.3的第3731-4142位为第三外显子，SEQ ID No.3的第4143-5539位为第三内含子，SEQ ID No.3的第5540-5964位为第四外显子，SEQ ID No.3的第5965-6067位为第四内含子，SEQ ID No.3的第6068-6327位为第五外显子。SEQ ID No.3的第2606-2692为非翻译区，SEQ ID No.3的第6074-6327位为非翻译区，水稻WFC中的GL2基因的基因组基因编码SEQ ID No.2的蛋白质。上述严格条件可为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1%SDS的溶液中，在65℃条件下杂交并洗膜。上述生物材料中，B2）所述的含有编码GL2的核酸分子的表达盒（GL2基因表达盒），是指能够在宿主细胞中表达GL2的DNA，该DNA不但可包括启动GL2基因转录的启动子，还可包括终止GL2转录的终止子。进一步，所述表达盒还可包括增强子序列。可用于本专利技术的启动子包括但不限于：组成型启动子，组织、器官和发育特异的启动子，和诱导型启动子。启动子的例子包括但不限于：花椰菜花叶病毒的组成型启动子35S;来自西红柿的创伤诱导型启动子，亮氨酸氨基肽酶(\LAP\,Chao等人（1999)Plant Physiol120:979-992)；来自烟草的化学诱导型启动子，发病机理相关1(PR1)(由水杨酸和BTH(苯并噻二唑-7-硫代羟酸S-甲酯)诱导)；西红柿蛋白酶抑制剂II启动子(PIN2)或LAP启动子(均可用茉莉酮酸曱酯诱导)；热休克启动子(美国专利5，187，267)；四环素诱导型启动子(美国专利5，057,422)；种子特异性启动子，如谷子种子特异性启动子pF128（CN101063139B(中国专利200710099169.7)），种子贮存蛋白质特异的启动子(例如，菜豆球蛋白、napin,oleosin和大豆beta conglycin的启动子（Beachy等人(1985)EMBO J.4:3047-3053))。它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
蛋白质，是如下a）或b）的蛋白质：a）由SEQ ID No.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b）将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与种子植物粒重和/或粒长和/或粒宽相关的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.蛋白质，是如下a）或b）的蛋白质：
a）由SEQ ID No.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
b）将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺
失和/或添加且与种子植物粒重和/或粒长和/或粒宽相关的蛋白质。
2.与权利要求1所述蛋白质相关的生物材料，为下述B1）至B7）中的任一种：
B1）编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子；
B2）含有B1）所述核酸分子的表达盒；
B3）含有B1）所述核酸分子的重组载体、或含有B1）所述表达盒的重组载体；
B4）含有B1）所述核酸分子的重组微生物、或含有B2）所述表达盒的重组微生物、
或含有B3）所述重组载体的重组微生物；
B5）含有B1）所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B1）所述表达盒的转
基因植物细胞系、或含有B3）所述重组载体的转基因植物细胞系；
B6）降低权利要求1所述蛋白质表达的核酸分子；
B7）含有B6）所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因植物细胞
系。
3.根据权利要求2所述的相关生物材料，其特征在于：B1）所述核酸分子为如下
1）或2）或3）或4）所示的基因：
1）其编码序列是SEQ ID No.1的第88-1272位核苷酸的cDNA分子；
2）核苷酸序列是SEQ ID No.3的第2606-6327位所示的DNA分子；
3）在严格条件下与1）或2）限定的DNA分子杂交且编码权利要求1所述蛋白质
的cDNA分子或基因组DNA分子；
4）与1）或2）限定的DNA分子具有90％以上的同一性且编码权利要求1所述蛋
白质的cDNA分子或基因组DNA分子。
4.权利要求1所述蛋白质、或权利要求2或3所述相关生物材料的下述C1-C8
中的应用：
C1、在调控种子植物粒重和粒长和粒宽中的应用；
C2、在调控所述种子植物粒重和粒长中的应用；
C3、在调控所述种子植物粒重和粒宽中的应用；
C4、在调控所述种子植物粒重中的应用；
C5、在调控所述种子植物粒长和粒宽中的应用；
C6、在调控所述种子植物粒长中的应用；
C7、在调控所述种子植物粒宽中的应用；
C8、在调控所述种子植物品质中的应用。
5.一种培育具有D1-D8性状的转基因种子植物的方法，包括向受体种子植物中导
入权利要求1所述蛋白质的编码基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：储成才，车荣会，赵明富，童红宁，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11