[发明专利]调节植物粒形、千粒重及穗粒数的基因及其应用

说明书

本发明涉及调节植物粒形、千粒重及穗粒数的基因及其应用。本发明揭示了一种新的具有调节禾本科植物的品质及产量性状的功能基因，称为sg2基因，其可以增加种子的粒宽、增加种子的粒长，增加种子的千粒重，实现植物品种改良。下调sg2基因则可以增加植物的每穗种子数。sg2基因可以被应用于植物的培育中，选育出具有特定表型性状和产量性状的品种。

技术领域

本发明涉及植物学及基因工程领域，更具体的，本发明涉及一种控制植物粒形、穗粒数及千粒重的基因SG2在植物品种改良方面的应用。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，约30多亿人口以水稻为主食。全世界人口超过21％的热量从水稻中摄入，在东南亚这一比例更是高达76％。人口膨胀和粮食短缺是当今世界面临的重要挑战之一，据估计到2030年，全世界的水稻产量必须增加40％才能适应人口增长的需要。水稻也是中国最重要的粮食作物，中国水稻播种面积在4.6亿亩左右，约占农作物总面积的五分之一，而产量占粮食总产量的40％，水稻生产在保障中国粮食安全上位置十分重要，提高水稻产量对于保障世界以及中国的粮食安全都具有非常重要的意义。

单株水稻的产量由3个部分决定，即：单株穗数，每穗粒数以及千粒重。水稻粒形主要由粒长、粒宽、长宽比以及粒厚等四个指标决定，这四个指标均和千粒重存在一定的相关性。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。水稻粒形除了与产量密切相关外，还是重要的品质性状，影响稻米外观及市场价值。例如，根据消费者的不同喜好，中国南方、美国以及东南亚的消费者喜欢长粒形的稻米，而中国北方以及日韩的消费者则更喜欢短而圆的稻米。

因此，发掘控制水稻粒形和千粒重的主效基因，针对不同的消费群体选育合适粒形的水稻新品种，是当前遗传学家和育种家们共同关注的焦点，这对提高稻谷产量和稻米市场的竞争力具有重要意义，本领域还亟需进一步地加以研究、开发。

发明内容

本发明的目的在于提供调节植物粒形、千粒重及穗粒数的基因及其应用。

在本发明的第一方面，提供一种改良禾本科植物的品质及产量性状的方法，所述方法包括：调节禾本科植物中SG2多肽的表达。

在一个优选例中，所述的禾本科植物包括：水稻、小麦。

在另一优选例中，所述的SG2多肽选自下组：

(a)如SEQ ID NO:2氨基酸序列的多肽；

(b)将SEQ ID NO:2氨基酸序列经过一个或多个(如1-30个；较佳地1-20个；更佳地1-10个；如5个，3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽；或

(c)与(a)限定的多肽序列有80％以上同源性(较佳地90％以上，如95％，98％，99％或更高)且具有(a)多肽功能的由(a)衍生的多肽。

在另一优选例中，所述的调节为上调，所述的品质及产量性状为粒形性状、千粒重性状，包括：增加种子的粒宽；增加种子的粒长；或增加种子的千粒重。

在另一优选例中，所述上调植物中SG2多肽的表达包括：将SG2多肽的编码序列转入植物细胞、组织、器官或种子，从而改良禾本科植物的品质及产量性状。

在另一优选例中，所述的调节为下调，所述的品质及产量性状为：增加禾本科植物的每穗种子数。

在另一优选例中，所述下调SG2多肽的表达包括：下调或敲除禾本科植物中SG2多肽的编码基因，或下调禾本科植物中SG2多肽的表达或活性。

在本发明的另一方面，提供一种SG2多肽或其编码基因或它们的上调剂用途，用于改良禾本科植物的品质及产量性状；所述的品质及产量性状为粒形性状、千粒重性状，包括：增加种子的粒宽；增加种子的粒长；或增加种子的千粒重。