[发明专利]C4水稻底盘受体材料的设计、创制与应用

说明书

本发明公开了C4水稻底盘受体材料的设计、创制与应用。本发明所提供抑制或降低目的植物中蛋白质活性或表达的物质在培育细胞学结构类似于C4植物的转基因植株中的应用。将本发明可以利用编码基因改造野生型水稻(日本晴)的实验可以证明类C4结构的水稻材料，解剖学结构类似C4材料，光合效率大辐度提高，对培育C4水稻，提高水稻单产具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于水稻光合作用改进技术领域，特别涉及类C4解剖学结构的材料筛选及基因克隆，利用图位克隆法克隆CRV1基因，涉及C4水稻底盘受体材料的设计、创制与应用，利用CRV1基因创制具有类C4解剖学结构的材料(C4水稻底盘受体材料)，创制C4水稻原型。

背景技术

随着工业化、城镇化的发展以及人口的增加，我国粮食需求将呈刚性增长，而耕地减少、水资源短缺、气候变化等对粮食生产的约束日益突出，我国粮食供需将长期处于“紧平衡”状态，保障粮食安全面临严峻挑战。农作物的株型育种和杂种优势利用为我国粮食作物产量的提高，保障国民经济的快速发展做出了巨大贡献，但粮食产量的进一步提高难度越来越大。在当前保障粮食安全作为我国长期国策的背景下，如何实现粮食作物产量水平的持续提升是横亘在我国社会经济、农业科技前进道路上的一道难题。作物收获指数是衡量作物产量的主要指标之一，目前水稻、小麦的收获指数都接近0.5，这意味着这两种作物的粮食产量占全部生物量的近50％，通过传统育种实现粮食产量的大跨度提高已不可能。

幸运的是，世界上还有另一些植物(C4植物，如玉米、高粱和甘蔗等)，它们的光合效率要比C3植物高出50％。与C3植物相比，C4材料有着叶脉密度高、具有特殊“花环状”结构、叶片维管束鞘细胞大而少、叶绿体发育好、具有特殊C4光合作用途径。

发明内容

本发明的一个目的是提供抑制或降低目的植物中蛋白质活性或表达的物质的用途。

本发明提供了抑制或降低目的植物中蛋白质活性或表达的物质在培育细胞学结构类似于C4植物的转基因植株中的应用；

所述蛋白质为如下a)-e)中任一种蛋白质：

a)氨基酸序列包括序列表中序列1所示的氨基酸序列的蛋白质；

b)氨基酸序列由序列表中序列1所示的氨基酸残基组成；

c)将a)或b)所限定的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

d)与a)或b)所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；

e)a)-d)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。

上述应用为抑制或降低C3植物中蛋白质活性或表达，得到细胞学结构类似于C4植物的转基因植物；

所述细胞学结构类似于C4植物的转基因植物为叶脉密度高于C3植物、光合效率高于C3植物和/或细胞间距小于C3植物。

本发明还提供抑制或降低目的植物中蛋白质活性或表达的物质在提高目的植物叶脉密度、提高目的植物光合效率和/或减少目的植物细胞间距中的应用；

所述蛋白质为如下a)-e)中任一种蛋白质：

a)氨基酸序列包括序列表中序列1所示的氨基酸序列的蛋白质；

b)氨基酸序列由序列表中序列1所示的氨基酸残基组成；

c)将a)或b)所限定的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

d)与a)或b)所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同源性且具有相同功能的蛋白质；