[发明专利]水稻基因PMRP在改良水稻农艺性状方面的应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一个水稻PMRP基因在改良水稻农艺性状方面的应用，尤其是涉及水稻PMRP基因在促进水稻分蘖方面的应用。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球约有一半的人以稻米作为主食。水稻的分蘖是水稻株型结构中非常重要的农艺性状，它直接决定水稻的穗数及其产量，是培育“超级水稻”的一个重要方面，因而广受世界各国关注。探索控制水稻分蘖的分子机理有助于生产上遗传调控分蘖并促进植物分枝的分子机理研究。水稻分蘖是种子植物的一种特殊的分枝现象。目前，在拟南芥、番茄、豌豆、矮牵牛和玉米等一些植物中都已经报道存在着许多与分枝方式有关的突变体，如 revoluta，pinhead，lateral suppressor [ls]，more axillary growth [max]，ramosus [rms]，Teosinte branched1 [Tb1] ，decreased apical dominance [dad]，supershoot/bushy，通过对这些突变体的研究发现，几个与分枝调控有关的基因在单子叶植物和双子叶植物之间具有保守性。因此，研究水稻分蘖的分子机理可通过比较基因组学方法和分子进化观点从种子植物分枝整体入手，从而有望早日比较全面了解水稻分蘖乃至植物界分枝的分子机制。而水稻中与分蘖相关基因的分离与鉴定是控制水稻分蘖的分子机理研究的瓶颈。

分离与鉴定控制水稻分蘖的相关基因可采用正向遗传学方法，以分蘖极端突变体为材料，采用图位克隆方法，分离控制水稻分蘖的基因。MOC1 基因是李家洋院士等以自然发生的一个单秆分蘖的突变体“moc1”为材料，采用图位克隆的方法分离出来的控制水稻分蘖的关键基因；D3基因，是 Shiji Ishikawa 等以多蘖型矮秆突变体“Id3”为材料，采用图位克隆的方法分离出来的与水稻分蘖相关的又一基因；水稻 OsTB1 基因，是 TaiTo Takeda 等基于与玉米 TB1 (Teosinte branched 1) 基因序列相似性采用同根克隆方法分离出来的，水稻 OsTB1 与玉米的 TB1 相同，是侧芽生长的负调节因子，主要控制从腋芽原基到侧枝形成的生长过程。

MOC1、OsTB1 和 D3 这3个水稻分蘖相关基因本身就说明了控制水稻分蘖的遗传因子不是唯一的，可能还存在着其他控制水稻分蘖的基因，它们要么与分蘖芽的形成有关，要么与分蘖芽的伸长有关，亦或兼而有之。因此，为了更全面地阐明水稻分蘖的分子机理，继续挖掘与分离水稻分蘖相关的新基因非常迫切。

本发明申请人利用蛋白质组学技术在叶片卷曲、株型矮小的水稻突变体d61-4和 brd1-4中鉴定到一个表达明显下降的蛋白质，经质谱鉴定为PMRP蛋白。PMRP是一个推测的膜蛋白，功能未知。该蛋白含有一个START（Steroidogenic Acute Regulatory related lipid Transfer Domain）保守域，含有该保守域的蛋白可能参与到近/远轴极性的建立过程，而近/远轴极性可直接影响腋生器官（分蘖）的分化。因此对PMRP在调控植物分枝方面的功能分析可为水稻农艺性状的改良提供理论基础。

发明内容

1. 本发明的目的在于确定PMRP在促进植物分枝、分蘖方面的功能，涉及PMRP促进水稻分蘖方面的应用，以改良水稻株型、提高水稻产量。

2. 为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了在拟南芥和水稻中过表达水稻基因PMRP，统计过表达该基因后转基因拟南芥和转基因水稻的分枝、分蘖数，结果发现，过表达该基因后拟南芥植株分枝增多、水稻植株分蘖增多。

3. 所述PMRP基因，基因序列号为Os02g0468400，蛋白序列号为gi|47497322 ，CDS全长为1308 bp，编码435个氨基酸。

4. 本发明的技术方案涉及水稻基因PMRP在促进水稻分蘖方面的应用。

5. 将PMRP基因超表达获得了分枝增多的转基因拟南芥和分蘖增多的转基因水稻。