[发明专利]一种与水稻产量相关蛋白及其编码基因与应用

说明书

本发明属于基因遗传工程领域，涉及水稻OsAGO2,Os04g0615700基因在提高水稻产量中的应用。本发明通过构建OsAGO2,Os04g0615700基因过表达的载体，转化到水稻中，可从百粒重、主穗粒数、粒长等多方面增加水稻的产量，在生产实践中具有重要的意义。

技术领域

本发明属于基因遗传工程领域，涉及水稻OsAGO2,Os04g0615700基因在提高水稻产量中的应用。

背景技术

水稻是世界重要的粮食作物，作为全世界一半人口的主粮，同时也是单子叶植物研究的模式植物。提高水稻产量是维持世界经济稳定和促进人类社会的发展的重要途径之一(HaoW and Lin H X.,2010)。有效穗数、每穗粒数和千粒重构成的农艺性状是决定水稻产量的三大要素，也是水稻育种改良的重点方向。现阶段，人口增加，耕地面积减少，提高水稻产量仍然是今后迫切需要解决的问题(Zuo J R and Li J Y.,2014)。

高产育种是满足增加的人口所需粮食供应的关键，而水稻产量性状是各个复杂的数量性状(quantitative traitlocus,QTLs)的综合体,包括有效穗数、穗粒数、粒质量、抽穗期、株高等之间的互作关系，对产量的贡献具有重大作用。现阶段提高产量的策略仍然是传统的杂交选育。其杂种优势通常表现在F1代，要从两个亲本的杂交分离群体筛选出理想的重组单株进行产量评估效果并不尽如人意和具有一定的风险。随着水稻产量相关QTL和基因的不断发现，其分子机制逐渐被阐明(Bai et al.,2012)。目前来看改良水稻产量最理想的策略是聚合大量已经精细定位和克隆的产量相关基因，确定最佳的基因型组合。因此，通过挖掘并操控重要的与水稻高产相关基因，对水稻进行相关的遗传改良，开展水稻高产基因的设计育种，有可能成为实现水稻产量第三次飞跃的技术突破口，为未来水稻育种提供强有力的技术支撑。

粒型是水稻产量相关性状之一，合理的粒型对培育高产、优质水稻具有非常重要的作用。目前为止，已报道了31个粒型相关基因和QTL。而Li等利用染色体片段代换系来检测水稻粒型QTL，共鉴定了分布于8条染色体上22个粒型QTLs，7个控制粒长，6个控制粒宽，5个控制长宽比，4个控制粒厚(Li et al.,2011； Song et al.,2007；Wei et al.,2008)。

Song等报道了一个新的控制水稻粒宽和粒质量的QTL，GW2，发现GW2 编码一个带有RING结构域的E3泛素连接酶，GW2的功能缺失增加了细胞数，导致了更大(更宽)的颖壳，积累了谷粒充实率，从而增加了粒宽、粒重和产量； GW5编码一个144氨基酸的新的核酸蛋白，GW 5与聚泛素双酵母杂交互作， GW5可能在种子发育过程中通过蛋白酶途径调节细胞分化。Fan等确定GS3是谷粒大小的负调控因子，该位点是粒宽和粒厚的次效QTL。这些早期克隆的GS3、 GW2和qsW5粒形基因均与粒形呈负相关，Li等从天然突变体中克隆和特征化了一个正向调控谷粒大小和水稻产量的GS5基因，GS5通过调控粒宽、谷粒充实度、千粒质量来综合控制谷粒大小(Zhang et al.,2011)。

单株穗数和穗粒数被认为是水稻产量相关的重要农艺性状，直接影响着水稻产量。目前已发现的DEP1可以通过引起磷脂酰乙醇胺蛋白连接域蛋白切断发生功能突变，该等位基因的效应可增加分生组织活性，减少节间花原基的长度，增加单穗粒数从而增加谷粒产量。Miura等报道了富农穗WFP的QTL编码的 OsSPL14(穗启动结合蛋白14，也叫做IPA1)可促进水稻穗分枝、提高谷粒产量(Huang et al.,2009；Miura Ket al.,2010)。因此，挖掘更多的与提高水稻单株谷粒产量的基因，对于水稻的高产提高具有重大的意义。