[发明专利]利用BGIos1025基因促进植物根的生长

说明书

发明领域

本发明涉及用于促进植物根的生长的方法。特别地，本发明利用BGIos1025基因促进植物根的生长。 

发明背景 

水稻是我国重要的经济作物，其栽种面积为4.5亿亩左右。世界上约有60％的人口以稻米作为日常主食。通过水稻的分子育种来提高产量，给全球的粮食生产带来了巨大收益。矮秆基因的利用和多分蘖水稻的育成，使我国的水稻产量取得了巨大飞跃。但在相当长的一段时间里，我国的水稻单产出现了徘徊不前的局面。由此，许多育种工作者从育种理论和方法上提出了新的思路和设想，希望使水稻单产取得新的突破。在水稻的高产育种理论上，国际水稻研究所于20世纪90年代初就提出了基于新株型的超级稻理论，然而，到目前为止，在水稻的育种科研与实践中对水稻地下部分的形态和生理性状的改良却未能在水稻的分子育种中得以具体体现。 

目前我国水稻的水肥利用率低，这不仅造成大量人力、物力和财力的浪费，而且大量的化学肥料和农药通过地表径流以及土壤渗透排入江河湖泊和地下水中，对地表和地下水造成严重污染。这已经成为环境污染的一个重要方面。另一方面，全世界近一半的水稻种植面积处在缺水的状态下，严重影响了水稻产量的提高。我国很多地区由于相对缺乏灌溉用水，致使水稻生产难以发展，这在一定程度上影响了耕地资源的充分利用。因此，提高水稻本身的水肥利用率，发展节水型水稻，是新时期可持续农业发展的又一基本要求。而对于提高水稻品种本身的肥料利用率来说，根系的相关形态和生理性状的改良至关重要。随着环保和农业的进一步发展，在经济发达的地区，解决水稻易发生根倒伏，提高水肥利用率已成为提高水稻产量和发展的一个关键问题。从根系角度研究水稻抗根倒伏的生物学、力 学机制及其遗传基础，对于从栽培和育种角度减轻水稻根倒伏的危害，具有巨大的现实和长远意义。 

水稻根系既是吸收养分和水分的重要器官，也是一些物质合成和运输的器官，它的形态发育对水稻产量和品质的影响很早就引起人们的注意。育种学家主要关注于环境对根系生长发育的影响(孙传清等，中国农业科学.1995，28(1)：42-48)以及根系与产量等因素之间的相互关系(凌启鸿等，中国农业科学.1984，(4)：3-11)，然而，关于根系的分子育种研究却很少报道。与根系性状表达相关的分子标记的开发表明，控制水稻根系发育的是数量性状(Yadav等人，Theor Appl Genet.1997，94：619-632；徐吉臣等，遗传学报.2002，29(3)：245-249)，但这并未引起足够的重视。石庆华等(中国农业科学.1997，30(4)：61-67)研究了根系发育与地上部分的相关关系，并指出，在栽培上培育有利于塑造理想株型的根型是水稻高产栽培的新要求，深根系更有利于高产。但是，育种工作者至今未能就什么是理想的水稻根型提出具体明确的指标。 

目前，如何从思路和技术上提出一种崭新的方法来定位水稻根系发育的基因已成为水稻育种的关键。相关研究表明，检测自然选择信号可能是一条崭新的、高通量的鉴定有用基因的道路。由于人工选择的时间短，遗传重组事件少，受选择的基因与其邻近区域会紧密连锁，因此，如果观察到一个基因组区域的多态性分布很特别，具有统计学显著性，那么该区域含有的基因和突变位点即有可能与选择的性状相关。研究表明，水稻全基因组大约6％的区域为SNP高变区，这些区域可能富集了与亚种分化和重要复杂农艺性状相关的基因(Tang等人，PLoS Genet.2006，2：e199)。Gao L Z等(BMC Evolutionary Biology.2008，8：11)通过对栽培稻和普通野生稻进行对比分析，建立了理论群体遗传学数学模型，检测了60个微卫星位点所受的人工选择，发现了一些留有显著选择痕迹的位点以及其近邻的可能的功能基因。但这些研究离从全基因组水平全面分析人工选择的基因依然遥远，这主要是因为数据量远远不够，模型和方法也有待提高。迄今为止识别出的水稻性状基因如qSH1、Rc、sh4、hd1(Kovach等人，Trends in Genetic s.2007，23(11)：578-587)，以及PROG1(Jin等人， Nature Genetics.2008，40(11)：1365-1369)和GIF1(Wang等人，NatureGenetics.2008，40(11)：1370-1374)仍然是通过传统的图位克隆手段获得的。