[发明专利]水稻HTD5基因/其突变体及其编码蛋白与应用

说明书

本发明属于基因工程领域，具体公开了一种水稻HTD5基因/其突变体及其编码蛋白与应用。所述水稻HTD5基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.3所示。该基因的突变体htd5(high‑tillering dwarf 5)和野生型淮稻5号(HD5)相比，其株高变矮、分蘖数目增加，同时根长变短、不定根数目增加。HTD5基因作为半显性基因直接调控水稻的株高和分蘖数目，而株高和分蘖数目是构成水稻株型结构的两个重要农艺性状，因此HTD5基因有望应用于水稻株型的定向设计，并可作为重要基因的资源，有助于水稻产量的提高。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体地说，涉及水稻HTD5基因/其突变体及其编码蛋白与应用。

背景技术

随着我国人口持续增加、可耕地面积和自然资源不断减少，如何保障粮食安全已经成为我国国民经济和社会发展的重大战略问题。水稻是重要的粮食作物，占我国粮食总产的一半以上，进一步提高水稻单位面积的产量对确保我国粮食安全有重要的战略意义。水稻产量主要由有效分蘖数、穗粒数和粒重等农艺性状共同决定。发掘和克隆控制水稻分蘖性状的关键基因并研究其作用机理，将为水稻“超高产”分子设计育种提供高产基因资源和奠定理论基础。

水稻分蘖的生长发育过程分为分蘖芽的形成和伸长两个阶段。在分蘖芽的形成阶段，我国科学家在2003年率先克隆的MOC1基因是促进分蘖芽形成的关键基因。2012年我国科学家又报导了TE1/TAD1基因，其编码的泛素连接酶复合体通过降解MOC1蛋白来调控水稻分蘖数目。在分蘖芽的伸长阶段，其生长受到多种植物激素如生长素、细胞分裂素和独脚金内酯的精确调控。在植物顶端合成的生长素向基部运输并抑制侧芽的伸长，而细胞分裂素则促进分蘖芽的伸长。独脚金内酯是最近几年刚发现的调控植物分枝的新型植物激素，具有抑制侧芽(分蘖芽)伸长的作用。独脚金内酯合成或信号传导途径发生缺陷后，植株表现为矮化多分蘖的表型。

独脚金内酯是一类萜内酯，它的发现至今已有几十年的历史。1966年，人们第一次从陆地棉(Gossypiumhirsutum)的根部分泌物中发现一种可存进寄生植物种子萌发的高活性的晶体物质，并命名为独脚金醇(Strigol)。1972年，独脚金醇(Strigol)的结构被解析。从此，大量研究证明独脚金内酯是一类次级代谢产物，由根部产生并分泌，并作为根寄生植物独脚金属和列当属等萌发的刺激物。同时人们还发现独脚金内酯可刺激植物共生菌的菌丝分枝和促进植物与根瘤菌的共生。之后，人们发现一系列多分蘖突变体(包括水稻、拟南芥、大豆等)的表型变化不是已知植物激素(生长素和细胞分裂素等)含量变化引发，因此认为植物体内存在一种新的、可移动的、具有抑制植物分枝作用的激素，2008年，其被定义为独脚金内酯。至今，人们从不同植物中共发现了17种独脚金内酯类化合物。这些化学物之间结构的差异决定着它们具有不同的生物学活性。