水稻分蘖控制基因OsMYB27及其在育种上的应用制造技术

本发明专利技术公开了水稻分蘖控制基因OsMYB27及其在育种上的应用，属于植物基因工程技术领域。本发明专利技术从水稻基因组中克隆获得控制水稻分蘖的基因OsMYB27，其核苷酸如SEQ ID NO：1或SEQ ID NO：2所示；通过对转基因植株表型等初步分析，结果发现该基因超表达植株显著增加水稻的有效分蘖数，有效分蘖数达到135～145个，说明OsMYB27基因能明显改变分蘖；该基因不仅提高水稻分蘖数，而且不影响结实率。因此，通过基因工程提高OsMYB27基因的表达可以控制植物分蘖数，从而有利于形成理想株型，达到增产优质的目的，这对于植物重要农艺性状的研究以及高产作物新品种的培育具有重要意义。高产作物新品种的培育具有重要意义。高产作物新品种的培育具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
水稻分蘖控制基因OsMYB27及其在育种上的应用


[0001]本专利技术涉及植物基因工程领域，涉及一种水稻分蘖控制基因OsMYB27及其在育种上的应用。

技术介绍

[0002]水稻是我国主要粮食作物之一，面对人口剧增、环境恶化和耕地面积减少的严峻形势，保证粮食安全成为我国面临的一个日益突出的大问题和严峻挑战，而培育具有理想株型的高产水稻品种是解决这一问题的重要途径，也是粮食生产者一直追求的目标，对保证我国的粮食安全、促进国民经济的发展有举足轻重的作用。水稻产量是复杂的数量性状，主要取决于有效分蘖数、穗粒数和千粒重。分蘖是水稻、小麦等禾谷类作物的一种特殊的分枝现象，它是决定水稻穗数多少进而影响单产的重要因素之一，也是构成水稻理想株型的主要农艺性状之一，长期以来一直是很多作物育种改良的重要目标。单子叶植物分蘖与双子叶植物分枝的本质区别如下：分蘖生有不定根且由茎秆基部的不伸长节间产生，可以脱离主茎单独存活，然而分枝没有不定根且在茎秆上部的伸长节间产生，不能与主茎分离单独存活。
[0003]近10多年来，“超级稻”育种备受人们期待，其采用的最主要的技术就是理想株型和优势利用相结合。由此可见，水稻理想株型研究上的突破是水稻育种能够更好更快地开展下去的前提和基础。分蘖作为单子叶植物水稻理想株型重要构成因素，对产量有很大的影响，是培育“超级稻”的一个重要方面。因此，进行水稻分蘖基因挖掘及分子机理和高产种质遗传改良研究尤为必要，且亟需进行。培育高产、稳产、优质的水稻新品种将会极大促进水稻的大面积推广种植，提高其产量的稳定性，促进水稻育种产业快速发展。
[0004]剖析水稻分蘖形成方式及分子机理，是定向精细调节某些代谢途径，改良现有优质品系、进而提高作物产量的必要条件。作物高产遗传改良的方法有多种，传统育种是基于现有的种质资源，通过后代的表型选择和有性杂交对作物优良品质进行遗传改良，其遗传改良效率低、育种周期长且方向性不强。而分子育种具有效率高、育种年限短、目的性强的特点，是未来作物遗传育种的主要手段。在水稻等禾本科作物中，分蘖的形成由三部分组成，即腋生分生组织(axillary meristem)的建立、腋芽(axillary bud)的形成和腋芽的伸长(Hussien et al.,2014)。控制水稻分蘖的基因可以分为独脚金内酯途径的基因和非独脚金内酯途径的基因(Hussien et al.,2014)。独脚金内酯(Strigolactones，SL)途径的基因如参与调控SL合成的基因D17/HTD1(Zou et al.,2006)，D10(Arite et al.,2007)和D27(Lin et al.,2009)，遗传学和嫁接实验表明D10，D17位于SL合成成员OsMAX1s/MAX1的上游(黎舒佳等2015；Zhang et al.,2014),然而D27位于MAX1基因的上游(Waters et al.,2012)，这些基因突变后均导致水稻体内SL含量下降，进而呈现矮生多分蘖的表型；以及参与调控SL信号转导的重要基因D3(Yan et al.,2007)，D14/HTD2(Arite et al.,2009)和D53(Zhou et al.,2013)，这些基因的突变体表现出对SL不敏感，且呈现矮生多分蘖的水稻表型。非SL途径基因如MOC1(GRAS家族转录因子)，LAX1，LAX2，OsNAC2等(Hussien et al.,
2014；Mao et al.,2007)，moc1突变导致水稻植株高度降低，引起水稻丧失分蘖能力，反之，提高MOC1表达显著增加了分蘖数(Li et al.,2003)；lax2突变体拥有和lax1突变体相似的表型，这两个基因突变后都导致分蘖芽不能正常的形成，且呈现分蘖数显著降低的表型(Oikawa and Kyozuka,2009；Tabuchi et al.,2011)；OsNAC2正调控水稻的分蘖，提高OsNAC2的表达促进水稻分蘖芽伸长，从而引起分蘖数增加(Mao et al.,2007)。与此对应，通过增加有效分蘖数来达到增产的植物分子育种，通常也是对这两类途径的部分基因进行调控表达，有目的的进行遗传改良。如在水稻中过表达MOC1,LRK2和OsNAC2(Kang et al.,2017；Li et al.,2003；Mao et al.,2007),在柳枝稷中过表达Osa
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miR393a(Liu et al.,2017)，均显著增加了转基因植株的有效分蘖数，从而达到增产目的。
[0005]目前，依靠传统的育种模式提高水稻品质已经在过去的几十年内到达了一个瓶颈期。而依托于基因工程的分子育种，针对性更强，周期更短，通过基因工程来定向改良作物，是当今品质改良的重要课题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种水稻分蘖控制基因OsMYB27及其在育种上的应用，该基因是水稻分蘖的关键调控基因，可应用到水稻、小麦等禾谷类作物高产品种的培育中，实现禾谷类作物产量的提高。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术提供了一种控制水稻分蘖基因OsMYB27，其核苷酸序列为如下(a)或(b)所示序列：
[0009](a)如SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列；
[0010](b)如SEQ ID NO：2所示的核苷酸序列。
[0011]本专利技术还提供一种蛋白，其氨基酸序列由权利要求1所述的控制基因OsMYB27编码。
[0012]优选的是，所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：3所示。
[0013]优选的是，所述蛋白还包括与如SEQ ID NO：3所示序列具有至少30％同源性且具有和SEQ ID NO：3所示序列相同的功能的氨基酸序列。
[0014]本专利技术还提供一种重组载体，包括所述的控制基因OsMYB27。
[0015]本专利技术还提供一种所述的控制水稻分蘖基因OsMYB27或所述的蛋白或所述的重组载体在植物组织表达中的应用。
[0016]优选的是，所述植物组织为单子叶植物或双子叶植物的根、茎、叶、花、分蘖芽或种子。
[0017]优选的是，所述单子叶植物为水稻、小麦、大麦或玉米，所述双子叶植物为番茄、烟草或土豆。
[0018]本专利技术还提供一种所述的控制水稻分蘖基因OsMYB27或所述的蛋白或所述的重组载体在培育禾谷类作物高产品种中的应用。
[0019]优选的是，应用于构建转基因禾谷类作物，所述转基因禾谷类作物的分蘖数增加，进而增加单产，从而用于高产品种的培育。。
[0020]本专利技术公开了以下技术效果：
[0021](1)本专利技术公开的水稻分蘖控制基因OsMYB27超表达植株，可显著增加水稻的有效分蘖数(有效分蘖数达到135个)，说明OsMYB27基因对改变分蘖效果很明显，通过基因工程技术提高OsMYB27基因的表达可以控制植物分蘖的数目，从而有利于形成理想株型，达到增产、优质的目的。
[0022](2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制水稻分蘖基因OsMYB27，其特征在于，其核苷酸序列为如下(a)或(b)所示序列：(a)如SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列；(b)如SEQ ID NO：2所示的核苷酸序列。2.一种蛋白，其特征在于，其氨基酸序列由权利要求1所述的控制基因OsMYB27编码。3.如权利要求2所述的蛋白，其特征在于，所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：3所示。4.如权利要求3所述的蛋白，其特征在于，所述蛋白还包括与如SEQ ID NO：3所示序列具有至少30％同源性且具有和SEQ ID NO：3所示序列相同的功能的氨基酸序列。5.一种重组载体，其特征在于，包括权利要求1所述的控制基因OsMYB27。6.一种如权利要求1所述的控制水稻分蘖基因OsMYB27...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐跃辉，包欣欣，杨蟠，李振，马克世，杨同文，武安泉，王健，
申请(专利权)人：周口师范学院，
类型：发明
国别省市：