[发明专利]水稻MIS2基因及其编码蛋白与应用

说明书

本发明涉及基因工程领域，具体涉及水稻MIS2基因及其编码蛋白与应用，所述水稻MIS2基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，所述水稻MIS2蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。该基因的突变导致水稻株高降低，籽粒畸形、变小，同时颖壳不能咬合，而MIS2基因回补则可以使籽粒恢复正常表型。本发明发现了具有调控水稻株高和籽粒大小功能的MIS2基因及其编码蛋白，而水稻株型和籽粒性状是影响水稻产量和品质的重要性状，因此有望利用MIS2基因对水稻籽粒性状进行调控，对株型进行定向设计，以提高水稻产量。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体地说，涉及水稻MIS2基因及其编码蛋白与应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是我国重要的粮食作物之一，其产量和品质直接影响着我国粮食安全和人民生活水平。粒形性状一直是水稻遗传与育种研究的重要内容之一，是影响水稻产量和品质的重要性状。籽粒大小决定了粒重，而粒重与单株穗数、每穗粒数一起构成了水稻产量的三大要素，三者之间相互影响、制约和补偿。水稻籽粒性状不仅是构成产量的重要性状之一，同时粒形与外观品质、加工品质、蒸煮食味品质也有十分密切的关系。水稻谷粒由颖壳、胚乳和胚等部分构成，颖壳是谷粒的保护组织，水稻的粒形性状受到颖壳形状和大小的严格控制,颖壳的形态在决定水稻外观品质和产量方面起重要作用。

近年来，随着水稻全基因组测序工作的完成及水稻分子生物学和功能基因组学的发展，利用遗传群体和突变体的方法克隆了许多粒形及颖壳调控相关基因。目前，已定位的与籽粒性状相关的数量性状基因(Quantitative Trait Loci，QTLs)遍布于水稻12条染色体，基因效应也各有差异。在已定位的与水稻粒形性状相关的QTLs中，已有多个基因被克隆。

GS3是首个被克隆的控制水稻粒长和粒重主效QTL基因，位于第3染色体上的着丝粒附近区域，在水稻籽粒性状中起抑制作用。GW2定位于第2染色体的短臂上，是控制粒宽的负调控因子，大粒品种编码的GW2蛋白由于翻译的提前终止而缺失了与底物结合的能力，不能介导特异性底物的降解，而该底物正调控颖壳细胞的分裂，使颖壳变宽，最终籽粒变宽。GW5定位于第5染色体，是控制粒宽的负调节因子。该基因可能是通过参与蛋白质降解途径来影响粒宽。GS5定位于5号染色体短臂端，是第一个被克隆的控制水稻粒宽和粒重的正向调控因子。GW8定位于水稻第8染色体长臂上，该基因是细胞分裂的正调控因子，植物体中该基因表达量升高促进细胞分裂和加速籽粒灌浆，最终表现为籽粒宽度增加，千粒重增加。FLO2定位于水稻第4染色体上，过表达FLO2则能明显增加谷粒的大小，导致籽粒宽度和厚度明显增大。GIF1定位于水稻第4染色体上，编码一种细胞壁蔗糖酶，在灌浆早期发挥作用，能够控制谷粒淀粉数量，从而影响谷粒的性状。DEP2/EP2/SRS1定位于水稻第7染色体上，该基因不仅调控水稻穗型，而且参与调节种子大小的调节，影响颖壳细胞形状而非细胞数目影响粒型。SRS3位于第5染色体的短臂上，突变体srs3小圆粒表型，其产生是由于突变体细胞纵向长度变小。

此外，利用水稻与拟南芥的花发育之间的保守性关系发现了大量水稻中与花器官发育相关基因，而水稻浆片相当于花瓣的观点已经得到很多试验结果的支持，但是最终发育为颖壳的内稃和外稃是否属于同一个器官，内稃、外稃与双子叶植物和其他单子叶植物的花萼器官之间的对应关系如何以及颖壳发育的调控机制等问题迄今尚不明确。为更进一步弄清楚这些问题，则需要发现更多的颖壳发育突变体并对其进行更深入的研究。然而，目前对水稻突变体的研究大多局限于形态学和生理学特征的描述，从突变体出发，直接鉴定和克隆的基因还很少。因此，发现水稻颖壳等粒形性状突变体并对其相关基因进行深入研究，对于最终阐明水稻颖壳发育的调控网络，以期真正从分子水平改良水稻产量及品质具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供水稻MIS2基因、其编码蛋白及应用。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种水稻MIS2蛋白，其为如下1)或2)任一种蛋白：