水稻粒长基因GL10等位基因的应用制造技术

本发明专利技术公开水稻粒长基因GL10等位基因的应用，属于植物基因育种应用技术领域。本发明专利技术利用自然变异群体图位克隆了一个新的水稻粒长基因GL10，该基因作为一个正调控因子参与水稻粒型调控。利用CRISPR/Cas9技术敲除GL10将导制水稻籽粒明显变短；过量表达GL10将导致水稻籽粒的明显增长。利用自然变异等位基因特点开发出功能标记，可直接用于GL10的等位基因鉴定。本发明专利技术有助于更好地了解GL10的作用机制，GL10的克隆为进一步了解水稻粒型遗传调控网络奠定理论基础，自然变异等位基因在育种中有较大的应用价值。较大的应用价值。较大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
水稻粒长基因GL10等位基因的应用


[0001]本专利技术属于植物基因育种应用
，具体涉及水稻粒长基因GL10等位基因的应用。

技术介绍

[0002]水稻粒型不仅是影响水稻产量的要素，还与稻米的外观品质密切相关，是决定稻米品质的重要因素。随着水稻全基因组序列的公布、高通量测序的迅速发展、全基因组关联分析技术及生物信息学分析技术的成熟，越来越多的水稻粒型基因被相继定位和克隆。其中已克隆参与水稻粒型调控的基因就超过110个以上，但大部分基因来自突变体材料，无法在育种生产中利用。利用自然变异群体定位的主效粒型基因有GW2、GL2/OsORF4、GS3、GL3.1、LGY3、GW5、TGW6、GW7/GL7、GW8和GS9等，这些基因的等位基因已在育种生产中广泛应用。目前对已克隆粒型基因参与粒型调控分子机制进行初步的探索，主要包括转录因子调控、MAPK途径、泛素途径、G蛋白途径以及植物激素水平调控粒型等。
[0003]MADS
‑
box转录因子对植物生长发育起到至关重要的作用。这一家族不仅影响水稻花器官的形成，而且还影响种子的发育、开花时期、顶端分生组织分化、光周期反应和激素的调控等。其中，参与花器官形成的有OsMADS13、OsMADS3、OsMADS1、OsMADS5、OsMADS7、OsMADS8和OsMADS16；参与水稻种子发育的有OsMADS6、OsMADS29、OsMADS34、OsMADS87和OsMADS1。
[0004]定位克隆水稻粒型基因有助于丰富粒型调控分子机制网络，同时为水稻育种提供理论基础；自然变异的等位基因可有效在水稻分子设计育种中广泛利用，改良和培育新的水稻品种。这些研究对水稻基因功能研究和品种改良都具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的目的在于提供水稻粒长基因GL10等位基因的应用。本专利技术发现来自于Lemont供体的等位基因缺失了GL10功能，导致水稻籽粒变短。进一步研究表明，该基因缺失会导致水稻籽粒变短，过量表达该基因会导致水稻籽粒变长。可以利用本专利技术接合自然变异等位基因对GL10基因进行定点改良水稻品种以提高水稻的产量。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0007]本专利技术提供水稻粒长基因GL10等位基因的应用，所述等位基因包括等位基因GL10
HJX74
，其核苷酸序列如RAP
‑
DB(https://rapdb.dna.affrc.go.jp/)数据库登录号为：Os10g0536100的序列所示；和等位基因GL10
Lemont
，其核苷酸序列如SEQ ID NO:3示；所述应用为如下应用中的任意一种或多种：
[0008]A.在调控水稻粒长中的应用；
[0009]B.在水稻粒形改良育种中的应用；
[0010]C.在培育转基因水稻中的应用。
[0011]GL10基因位于10号染色体上，基因座位号为Os10g0536100(RAP
‑
DB登录号)，其全长基因组序列10448bp包括5
′
非翻译区(5
′
UTR)、7个外显子、6个内含子和3
′
非翻译区(3
′
UTR)(图2)。其cDNA全长702bp(SEQ ID NO:1)，编码234个氨基酸。GL10编码的蛋白质序列如SEQ ID NO:2所示。
[0012]所述的应用还包括与所述水稻粒长基因GL10等位基因相关的生物材料，所述生物材料为如下生物材料中的任意一种或多种组合：
[0013]1)含有所述水稻粒长基因GL10的核苷酸序列的表达盒；
[0014]2)含有所述水稻粒长基因GL10的核苷酸序列的重组载体，或含有1)中所述表达盒的过表达载体；
[0015]3)含有所述水稻粒长基因GL10的核苷酸序列的重组微生物，或含有1)中所述表达盒的重组微生物，或含有2)所述重组载体的重组微生物；
[0016]4)含有所述水稻粒长基因GL10的核苷酸序列的转基因植物组织、或含有1)中所述表达盒的转基因植物组织；
[0017]本专利技术还提供检测上述水稻粒长基因GL10等位基因的功能标记，所述功能标记包括包括如下引物对：
[0018]GL10
‑
F：5'
‑
GTCCCTCTGATCTCTCTTTCCCCAT
‑
3'；
[0019]GL10
‑
R：5'
‑
CGGACCTGCTGAAAACTGAAAAAAT
‑
3'。
[0020]所述功能标记是根据等位基因GL10
HJX74
第1外显子上的一个1019bp片段设计，是功能性分子标记；采用所述功能标记扩增水稻基因组DNA时，如果有1019bp特征条带，则待测水稻含粒长等位基因GL10
HJX74
；如果不含1019bp特征条带，则待测水稻含粒长等位基因GL10
Lemont
，能准确区分不同水稻资源的GL10等位基因型。
[0021]本专利技术还提供上述功能标记的应用，所述应用为如下应用中的任意一种或多种：
[0022]a)在鉴定水稻粒长基因GL10等位基因中的应用；
[0023]b)在辅助选择水稻粒形中的应用；
[0024]c)在水稻粒形改良育种中的应用。
[0025]本专利技术的机理是：利用来源于供体亲本Lemont(莱蒙特)的单片段材料为基础，发现该片段包含有一个控制粒长的主效QTL(数量性状座位)，经过与受体亲本HJX74(华粳籼74)多代回交和自交，发展出背景更纯的近等基因系NIL
‑
GL10(HJX74)和NIL
‑
gl10(Lemont)。利用图位克隆的技术将目的基因定位于10号染色体长臂端上18.5kb区间内(图1)。该区间包含有一个候选基因LOC_Os10g39130，基因组序列分析发现NIL
‑
gl10材料中该基因第一外显子处有1019bp的片段缺失，导致该基因功能完全缺失(图2)。在HJX74背景下敲除GL10，将导致水稻籽粒粒长变短(图3)；在NIL
‑
gl10背景下过量表达GL10，将导致水稻籽粒粒长明显增长(图4)。这些结果说明了水稻籽粒粒长与GL10表达量呈正相关。针对1019bp的片段缺失开发该基因的功能标记，该标记可直接鉴定水稻中GL10等位基因。利用该标记鉴定实验室21份材料，发现8类粳稻中缺失GL10功能位点，而8类籼稻和5类野生稻中GL10功能完整(图5)。将自然缺失1019bp的等位基因与携带已克隆粒形基因材料聚合，聚合系表型出明显的粒形变化(图6)。
[0026]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0027]本专利技术方法利用图位克隆的方法在自然变异群本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水稻粒长基因GL10等位基因的应用，其特征在于：所述等位基因包括等位基因GL10
HJX74
，其核苷酸序列如RAP
‑
DB(https://rapdb.dna.affrc.go.jp/)数据库登录号为：Os10g0536100的序列所示；和等位基因GL10
Lemont
，其核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示；所述应用为如下应用中的任意一种或多种：A.在调控水稻粒长中的应用；B.在水稻粒形改良育种中的应用；C.在培育转基因水稻中的应用。2.根据权利要求1所述的水稻粒长基因GL10等位基因的应用，其特征在于：所述的应用还包括与所述水稻粒长基因GL10等位基因相关的生物材料，所述的生物材料为如下生物材料中的任意一种或多种组合：1)含有所述水稻粒长基因GL10的核苷酸序列的表达盒；2)含有所述水稻粒长基因GL10的核苷酸序列的重组载体，或含有1)中所述表达盒的过表达载体；3)含有所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少奎，詹鹏麟，张桂权，杨维丰，谭全亚，林少俊，朱海涛，刘祖培，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：