[发明专利]OsGBP3基因在调控水稻株高、粒型及千粒重中的应用

说明书

本发明提供OsGBP3基因在调控水稻株高、粒型及千粒重中的应用，该基因正调控株高和种子大小，超量表达该基因，促进植株的生长，不仅增加株高，而且使种子的粒长和粒宽增加，从而增加千粒重。抑制该基因的表达，降低株高，减小粒长。本发明为作物育种提供了宝贵的基因资源，可将水稻OsGBP3基因广泛应用于农作物杂交育种和杂交制种中。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体地说，涉及OsGBP3基因在调控水稻株高、粒型及千粒重中的应用。

背景技术

水稻是世界一半以上人口的主要粮食作物，矮化育种和杂交育种使水稻产量经历了两次飞跃，然而随着自然生态坏境的恶化以及耕地面积的不断减少，通过传统的育种方式提高水稻产量，越来越难以满足不断增涨的人口数量，因此提高水稻单产逐渐成为育种家的目标，而理想株型材料的培育则是实现高单产水稻的途径之一。

株高是影响水稻株型的主要决定因子，也是重要的农艺性状，它关系到水稻的收获指数以及增产潜力，是理想株型的研究重点。研究还表明株高与穗重、千粒重、一次枝梗、二次枝梗等重要农艺性状显著正相关(Wang et al.,2012)。在一定的临界值内，株高的增加将促进产量的增加，然而当其超出临界值后，反而会导致产量的下降。株高过高的植株易倒伏，不仅收割困难，而且还降低产量，因此株高适中是理性株型的目标，也是水稻实现高产的基础。到目前为止，研究者已克隆了很多调控水稻株高的重要基因，这些基因大多与赤霉素、油菜素内酯、独脚金内酯等激素的生物合成代谢或信号转导途径相关，它们在降低株高的同时，在其它一些性状上也会带来不利的影响，如叶片变短变宽、结实率降低，无效分蘖增加，降低产量等(Miura et al.,2009；Lin et al.,2009；Tong et al.,2009；Utsunomiya et al.,2011)。因此，挖掘控制株高的新基因，是构建理想株型实现水稻单高产育种目标的基础。

为了满足市场的需求，水稻育种除了追求高产目标之外，还需保证甚至进一步提升稻米品质。稻米品质包括外观品质、加工品质、蒸煮食味品质以及营养品质，而外观品质中种子粒型则为最主要的因素。粒型主要由粒长、粒宽、粒厚组成，它不仅决定着稻米的外观品质，而且也是影响产量的重要因素，因此，研究者们对水稻粒型有较深入的研究，克隆一些控制粒型的主效基因，例如调控粒长的基因GS3、qGL3、GL7/GW7(Fan et al.,2006；Zhang et al.,2012；Wang et al.,2015a；Wang et al.,2015b)，调控粒宽的基因GW2、GS5、GW8(Song et al.,2007；Li et al.,2011；Wang et al.,2012)。这些基因通过影响颖壳细胞的伸长或细胞的分化来正调控或者负调控粒型。然而调控粒宽的基因，往往在增加产量的同时会降低稻米品质，如GW2、GW8等，因此发掘与应用新的粒型基因，对增加水稻产量和改善稻米品质具有重要的生产应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供水稻基因OsGBP3的用途，特别是OsGBP3基因在调控水稻株高、粒型及千粒重中的应用。

为了实现本发明目的，本发明提供OsGBP3基因在调控水稻株高、粒型及千粒重中的应用，所述OsGBP3基因是编码如下蛋白质(a)或(b)的基因：

(a)由SEQ ID NO:3所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)SEQ ID NO:3所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由(a)衍生的蛋白质。

所述调控是指在水稻中过表达所述OsGBP3基因，增加水稻株高，以及种子的粒长、粒宽和千粒重；在水稻中抑制所述OsGBP3基因表达，降低株高和种子粒长。

本发明还提供水稻基因OsGBP3在水稻粒型及千粒重改良中的应用。

本发明还提供水稻基因OsGBP3在水稻株高改良中的应用。