[发明专利]水稻粒宽基因GW5L及其应用

说明书

本发明公开了水稻粒宽基因GW5L及其应用。本发明提供了蛋白GW5L、编码蛋白GW5L的DNA分子或含有编码蛋白GW5L的DNA分子的重组载体在调控植物粒型中的应用。本发明将GW5L基因转入野生型水稻中，得到转基因水稻。与受体水稻相比，转基因水稻中GW5L基因过量表达，其粒宽显著减少，粒长显著增加。为培育粒型改变的转基因植物奠定基础。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及水稻粒宽基因GW5L编码区的分离及其应用。

背景技术

水稻（Oryza sativa L.）是世界上重要的粮食作物，世界上一半以上的人口以稻米为主食，也是我国第一大粮食作物。长期以来，为解决13亿的口粮问题，我国的水稻育种一直以高产作为主要目标而忽视了品质改良，导致目前我国水稻品种普遍存在“高产而不优质”的现状。近年来，随着市场经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，市场对优质稻米的需求越来越强烈，人们对稻谷外观和蒸煮食味品质的要求也日益提高，尤其是在国际市场上这一问题尤为突出。加强稻米品质改良，选育优质高产水稻品种已成为当前我国水稻育种的当务之急。

水稻粒型，包括粒长、粒宽和粒厚，是衡量稻米外观品质的重要指标，也是影响稻米市场价值的直接因素。不同地域，不同阶层，不同生活习惯的人群对稻米粒型的偏好不同，如在美国、东南亚以及我国南方的消费者偏好于长粒稻米，而我国北方以及日韩的消费者更喜欢短而圆的稻米。粒型也是育种家选育优质稻米品种的重要指标之一。鉴定和克隆水稻粒型的关键调控基因，解析其分子作用机理对于水稻高产优质育种具有重要的理论和应用价值。

目前通过分子生物学手段鉴定和定位了200多个水稻粒型相关 QTL（数量性状位点），其中103个与粒长有关，95个与粒宽有关，少数与长宽比及粒厚相关。仅有个别调控水稻粒型的基因被克隆，包括粒宽基因GW2、GW8、GW7、GW5及粒长基因GL3.1、GS2、GS3、GW5等。

GW2（GRAIN WIDTH 2）位于第2染色体，编码一个E3泛素连接酶，通过泛素化降解细胞分裂相关蛋白影响水稻籽粒相关细胞的分裂，进而调控籽粒大小。GW2功能缺失引起颖壳外围细胞数目增多，导致籽粒变宽，并引起胚乳细胞变大，但不影响胚乳细胞数目，这表明GW2通过不同的机制控制颖壳和胚乳的发育过程。另外，gw2能显著提高灌浆速率和干物质积累。

GL3.1/qGL3位于第3染色体，编码丝氨酸/苏氨酸磷酸酶，属于PPKL家族，是同时控制粒长、粒宽、粒厚与籽粒饱满度的QTL。GL3.1通过调控水稻细胞周期蛋白控制籽粒大小。GL3包含有两个 Kelch 结构域，其第二Kelch上AVLDT区域的第 364 位天冬氨酸发生突变会导致籽粒变长。GL3.1/qGL3蛋白对其底物 Cyclin-T1 的磷酸酶活性会影响细胞分裂周期，进而影响颖壳细胞数目及籽粒大小。