[发明专利]一个控制水稻抽穗期基因OsEHD4及其突变体和应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一个控制水稻抽穗期基因OsEHD4及其突变体和应用。 

技术背景

开花（水稻表现为抽穗）是高等植物从营养发育向生殖发育阶段的重要转变，主要由自身遗传机制和环境信号共同影响。植物通过感知随季节同步变化的周围环境（如日照长短和温度等）来完成有性繁殖。开花时间（水稻中称为抽穗期）同时也是一个重要的农艺性状，它决定了作物种植的季节性和地域适应性。水稻（Oryza sativa L.）作为我国乃至世界最重要的粮食作物之一，其产量的提高对解决未来全球粮食问题具有十分重要的战略意义。长期以来，传统的杂交育种由于在品种间地域适应性的不同造成了种质资源多样性局限，从而大大限制了水稻产量和品质等重要农艺性状的进一步提高。因此研究水稻开花调控的分子遗传机理对于水稻品种改良及品种推广具有重要的应用意义。 

通过植物育种家和植物学家近百年来对开花的研究发现，植物的开花时间受很多因素的影响，主要包括光周期、温度及雨水等外界因素和植物生理状况（如年龄和叶片数）等内部因素（Baurle等，The timing of developmental transitions in plants,Cell,(2006):655-664）。其中，光周期是影响植物开花最重要的环境信号之一。光周期途径是指植物具有感知日照长短并且利用它来决定起始开花的合适时间。根据对光周期的感知能力，植物可以分为长日作物、短日作物和中日作物。拟南芥是一种长日模式植物，它在长日条件下开花更早，在短日条件下开花会延迟；而水稻，一种短日模式作物，在短日条件下开花更早，在长日条件下开花延迟，同时，还具有临界日长响应。 

过去的几十年，人们对开花的遗传机制了解得更加深入。GIGANTEA(GI)-CONSTANT (CO)-FLOWERING LOCUS T(FT)途径在控制拟南芥光周期开花中起着核心作用，而这条途径在水稻中也存在（Yano,M.et al.(2000)Plant Cell 12,2473–2483;Takahashi,Y.,Shomura,A.,Sasaki,T.&Yano,M.(2001)Proc Natl Acad Sci USA 98,7922–7927;Kojima,S,,Takahashi,Y.&Kobayashi,Y.(2002)Plant Cell Physiol 43,1096–1105）。然而，水稻和拟南芥对光周期响应不同的生物学现象暗示它们可能受到不同的遗传机制调控。在水稻中，由Ehd1介导了一条独特的开花途径。Ehd1不存在于拟南芥中。借助于QTL检测和大量突 变体的研究，已经克隆了一些调控水稻开花的基因（Doi,K.et al.(2004)Genes.Dev.18,926-936;Xue,W.Y.et al.(2007)Nat.Genet.40,761–767;Wei,X.J.et al.(2010)Plant.Physiol.153,1747–1758）。它们主要调控Ehd1的表达水平来调节开花时间，暗示在水稻光周期开花的调控上，Ehd1扮演着重要角色。 

迄今为止，在水稻、小麦、大麦、玉米、大豆、棉花、烟草、玉米、向日葵、番茄、黄瓜、马铃薯、桑树等几乎所有高等植物中都发现了开花相关的突变体。其突变基因直接或间接影响开花时间，特别是光周期和节律钟途径，导致各种生理及发育上的缺陷，从而引起植物开花时间的改变。抽穗期突变体是研究水稻地域适应性利用的理想材料。目前，虽然在水稻中已鉴定出一些抽穗期突变体和QTL位点，但大多数研究仅局限于基因的初步定位。深入研究这些抽穗期突变体的突变基因对于扩大水稻品种间地域适应性利用效率和提高杂交稻遗传多样性具有重要的应用价值。 

本研究通过对一个组织培养变异的水稻抽穗期突变体ehd4基因的图位克隆和功能分析，从分子水平揭示了控制水稻抽穗期性状的分子机理，且系统研究了该基因与成花素基因的关系，提出了利用OsEHD4基因进行水稻抽穗期遗传改良的方法。 

发明内容

本发明的目的是提供一个控制水稻抽穗期基因OsEHD4。 

本发明的另一目的是提供控制水稻抽穗期基因OsEHD4的突变基因。 

本发明的友谊目的是提供控制水稻抽穗期基因OsEHD4及其突变基因的应用。 

本发明的目的可通过如下技术方案实现：