[发明专利]一种控制水稻籽粒厚度的基因及其功能标记

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种控制水稻籽粒厚度的基因及其 功能标记。

背景技术

水稻(OryzasativaL.)是世界上最重要的禾谷类作物之一，全世界约40%的人 口，其主要食物来源于水稻。水稻同样也是我国最重要的粮食作物之一，其面积、单产和总 产量均居前列，水稻在我国国民经济中具有举足轻重的地位。随着人口增长和人民生活水 平的提高，市场对优质稻米有更大的需求。粮食生产不但要提高品种的产量潜力，更要注重 品质的改良。而水稻粒型（粒长、粒宽、长宽比和粒厚）与粒重会影响水稻米外观、产量及市 场价值。因此，选育大粒优质的水稻新品种已成为水稻育种的一个主要目标，发掘控制水稻 粒型和千粒重的主效基因是当前遗传学家和育种家们共同关注的焦点，这对提高产量和稻 米市场的竞争力具有重大意义。

产量和品质是水稻育种的两个重要目标，千粒重和籽粒形状作为籽粒固有的生物 学属性，水稻产量主要由粒重、每穗实粒数和有效穗数3个因素构成，其中千粒重是产量的 重要构成因子。粒型是重要的外观品质性状，粒长、粒宽、长宽比和粒厚是评价稻米外观品 质的重要指标，稻米粒长（GL）、粒宽（GW）和粒厚（GT）也是影响粒重的决定因素。对生产上已 推广应用的杂交稻亲本材料进行粒形相关QTL（数量性状座位或者数量性状基因座）/基因 分析，有助于解析水稻优质高产的遗传机理，促进优良亲本材料的进一步改良与利用。

粒长、粒宽和粒厚均为多基因控制的数量性状。利用现代分子标记技术和各种遗 传群体，已在水稻12条染色体上发掘到与稻米粒形性状相关的QTL/基因，其中一些QTL/基 因已被精细定位或成功克隆。比如Fan等利用川7和明恢63构建回交群体克隆的GS3为第一 个被精细定位的粒形基因。该基因编码一个跨膜蛋白，明恢63等位基因第2外显子上一个C →A的碱基突变引起翻译提前终止，导致粒长和粒重增加，同时对降低粒宽和粒厚起微效作 用。第7染色体控制粒长的主效QTL（GS7/qSS7）被两个独立的研究小组同期精细定位，但候 选基因尚未得到证实。第一个被克隆的粒宽基因GW2编码一个具有E3泛素连接酶活性的蛋 白，WY3等位基因点突变造成的蛋白功能丧失导致粒宽和粒重的增加。Shomura等以日本晴 和Kasalath为亲本构建回交群体在第5染色体克隆的粒宽主效QTL（qSW5）与Weng等利用 Asominori和IR24构建群体克隆的GW5为同一个基因。2个独立的研究结果均证实1212bp 大片段缺失导致基因功能丧失，引起粒宽增加。此外，Li等利用珍汕97B和1194构建的重组 自交系在qSW5/GW5邻近位点克隆了一个控制粒形的微效QTL（GS5），该基因编码一个丝氨酸 羧肽酶，可正向调控粒宽和粒重。Wang等以Basmati385为供体，HJX74为受体构建的单片段 染色体片段代换系在第8染色体上克隆的粒宽主效QTL（GW8）编码一个Squamosa启动子结合 蛋白（OsSPL16）。推测该基因启动子区域10bp的插入与籽粒大小变异有关，并已证实GW8高 效表达可增加籽粒宽度和产量，基因功能丧失导致籽粒变细和外观品质的改良。

从以上分析可以看出，近年来，水稻粒长、粒宽基因的克隆或籽粒长宽比的研究已 有报道，但迄今未见粒厚QTL/基因的精细定位和克隆。由于不同水稻材料的粒形控制机理 存在差异，有必要构建分离遗传群体对一些重要育种材料，尤其是生产上已推广应用的杂 交稻亲本材料进行粒形相关QTL/基因分析。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种控制水稻籽粒厚度的基因及其功能标 记,利用该功能标记扩增水稻基因组DNA并测序分析后可有效鉴别水稻薄粒和厚粒等位基 因。

解决以上技术问题的本发明中的一种控制水稻籽粒厚度的基因，其特征在于：所 述控制水稻籽粒厚度的基因与位于第8染色体上控制粒宽的基因GW8等位，分为控制薄粒的 等位基因qgt8与控制厚粒的等位基因qGT8。