[发明专利]OsELF3基因在控制水稻抽穗期中的应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体涉及一种控制水稻抽穗期的基因OsELF3的克隆、功能验证，同时涉及该基因在转基因水稻中的应用。本发明采用反向遗传学的方法，在水稻突变体库中，寻找与开花调控相关的候选基因的突变体，经插入突变体表型鉴定，克隆到控制水稻抽穗期基因OsELF3。利用基因功能互补实验，证实OsELF3基因具有在长日条件下促进水稻抽穗的功能。利用基因工程的手段超量表达OsELF3，使水稻出现早抽穗的表型，从而证实调控基因OsELF3的表达量，能够改变水稻的抽穗期。本发明涉及利用该基因或其功能类似物调控植株的抽穗期从而提高农作物地区适应性、杂交亲本的花期调节和提高作物产量。

背景技术

水稻是三大主要粮食作物之一，全世界有近二分之一的人口以其为主食，对其生长发育相关功能基因的研究具有重要的理论和应用意义。在水稻从营养生长向生殖生长转换过程中涉及了一系列的关键基因。同时，由于水稻具有基因组小、精细的遗传和物理图谱、相对容易的转基因技术及与其它禾本科作物的共线性，而被作为禾本科作物的模式植物。随着包括水稻在内的多种生物基因组测序的完成，人类开始进入后基因组时代。全面开展功能基因组研究已成为生命科学的前沿领域。因此水稻功能基因的研究对社会经济发展和生物学研究具有重大意义。

水稻是我国主要的粮食作物，在水稻的众多农艺性状中，抽穗期是重要的农艺性状之一，它决定着水稻品种地区与季节的适应性。水稻的抽穗期受许多因素的影响，分为外在因素和内在因素。外在因素包括光周期(日照长度)、光质(光的光谱组成)、光照强度(光子流密度)、温度(低温，如：拟南芥和冬小麦的春化作用)、群体密度和营养等，而内在因素是指激素(赤霉素等)和控制植物发育阶段的各种基因调控机制。近几年来拟南芥开花时间的调控研究有了很大的进展，并获得了多种晚开花和早开花的突变体，与这些突变性状相关的基因得到克隆和鉴定，人们认为控制拟南芥开花时间主要是通过4个途径：即光周期途径(photoperiod pathway)、春化途径(vernalization pathway)、自主途径(autonomous pathway)和赤霉素途径(GA pathway)。在这四个途径中，研究得最深入的是光周期途径。同时，在开花信号中，最重要的一个决定因素是植物对于光周期的反应。光周期指一日之内昼夜长度的相对变化，也即日长根据植物对光周期的反应不同，可以将植物分为以下3类：光照长于一定时数才能促进开花的长日植物(LDP：long-dayplant)、光照短于一定时数才能促进开花的短日植物(SDP：short-day plant)以及对光照长短不敏感的日中性植物(DNP：day-neutral plant)。水稻和拟南芥分别是短日照植物和长日照植物的模式植物，对它们开花分子机制的研究，学者们一直给予高度关注，如果可以克隆到更多开花途径中的基因，了解更详细的信号传导途径和机制，将会更加完整地阐释植物开花的分子机制，同时对指导育种实践、品种改良以及品种推广均具有重大意义，比如在水稻杂交制种过程中解决父母本花期不遇问题等。此外，越来越频繁的自然灾害使得选育合适生育期以及抽穗期，受环境影响较小的品种在避害利用中显得十分重要。